iii-v族閃耀iedm 2011

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No. 32012 June

III-V族閃耀IEDM 2011

http://www.compoundsemiconductortaiwan.net/ebook_counter/url.asp?id=16




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2　COMPOUND SEMICONDUCOR TAIWAN June 2012

37 廣告索引

利用離子束技術的表面結構化MEMS零組件

微機電系統（MEMS）零組件在過去十年中已廣泛滲透到汽車行業、移動

通信等各個領域的感測器市場。MEMS技術在替代元件方面的明顯優勢包

括部件的尺寸小、重量輕、耐久性高、功耗適度，以及非常具有成本效

益的生產製程。此外，MEMS技術能夠在一個晶片上實現機械和電氣部件

的組合。

Contents ◆ 目錄

技術前瞻．Trend

17


化合物半導體的焦點包含III-V邏輯元件的

技術突破︰世界第一個用「由上而下(top-

down)」製程製作的III-V族三維金氧半場

效電晶體(metal oxide semiconductor field

effect transistor，MOSFET)；可降低IC能

耗的量子井場效電晶體的設計；研究成果

顯示使用有機金屬化學氣相沉積法(Metal-

Organic Chemical Vapor Deposition，

MOCVD)或分子束磊晶(Molecular Beam

Epitaxy，MBE)製作III-V矽電晶體的結果

差異不大；另一方面，氮化鎵(gal l ium

nitride，GaN)的研究發展包括在汲極周圍

置入溝槽以阻斷漏電流，以及增加阻障層

(barrier layer)以提升二極體性能。

太陽能產業的黃金年代

MicroGaN公司將3D技術引入氮化物電

晶體

在氮化物太陽能電池中廢止不想要的

內建電場

在矽材料上直接集成III-V主族材料雷

射器

CS精選．CS Features

20

20

3026303536 35

5 產業新聞

7 市場瞭望

亞岱國際集團經營出版、展覽與會議、公關、

創業投資顧問及相關網站，為全球最大高科技產業

整合行銷服務集團之一。

亞岱國際集團

©2012 版權所有　翻印必究

董事長王耀德 Owen Wang

總經理／發行人施養榮 Douglas Shih

主編于嘉言 Nelson [email protected]

美術編輯曹宇容 Rebecca [email protected]

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發行‧訂閱Tel: 23965128　分機233Fax: 23967816

發行所 A member of the ACE Group亞格數位股份有限公司台北市八德路一段五號七樓 Tel: 886-2-23965128 (代表號)Fax: 886-2-23967816

Compound Semiconductor Published by Angel Business Communications Ltd,Hannay House, 39 Clarendon Road,Watford, Herts WD 17 1JA, UKTel:+44 (0) 1923-690200Web site: www.compoundsemiconductor.net

Editor in ChiefDavid [email protected]

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行政院新聞局出版事業登記證局版北市誌字第2320號中華郵政北台字第6500號執照登記為雜誌交寄版權所有，非經書面同意，不得轉載

2012年6月 No. 3





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June 2012 COMPOUND SEMICONDUCOR TAIWAN　3

LED 2012供需狀況逐漸平衡2012年LED需求成長主要來自於LCD背光源與照明

根據NPD DisplaySearch最新一季LED需求與供給市場研究調查報告中指出，LCD

背光的需求將繼續主導LED的需求市場，到2013年LED需求將達到高峰。

2011年對LED廠商是充滿挑戰的一年。從2010年開始，對液晶電視背光

源的需求開始轉變，不過LED背光電視滲透率緩慢成長，加上LED晶片發光效率增加

使得每台電視背光上所使用的LED晶片數降低，導致成長緩慢。但整體來說LED需求

在LCD背光源中仍略有增加，且藉由平板電腦的成長與LCD桌上型顯示器的滲透率增

加，可彌補需求疲弱的電視市場。而照明市場的成長依然呈現保守，LED在照明市

場中的滲透率從2010年的1.4%微幅成長到2011年的1.9%。

而同時間，許多新的LED供應商加入戰局，並且很快的開始生產。我們以

500X500微米的晶片尺寸計算，整體的供給在2011年成長了41%，但相較之下需求

僅成長10%，於是造就了2011年供過於求的現象。

根據NPD DisplaySearch分析師佘慶威表示：「2010年底開始LED市場就呈現供

給過剩的現象，LED價格及利潤也出現下滑。在市場供給呈現過剩的情況下，幾乎

所有LED相關應用的投資都呈現停滯，2012年在產能的部分也不會出現成長。而這

就是導致2011年到2012年間，市場供需嚴重失衡的最主要因素。」

而新的設計，低成本直下式LED電視的普及，LED背光的需求將持續一路成長

到2013年。預估每片面板背光源中LED使用的顆數在2012年達到高峰，持續成長的

LED背光滲透率將帶領LED市場需求在2013年也有小幅增加。到了2014年，在LED價

格降低且發光效率提升的驅使之下，照明則將成為LED需求成長的主要來源。

根據NPD DisplaySearch最新一季LED供給需求市場研究分析報告中指出，LED在

照明市場中的滲透率在2015年將達到16.8%。報告中亦提到藉由政府政策的刺激之

下，車燈與路燈在LED應用中的滲透率將大幅提升，例如中國大陸的十二五計畫，

以及台灣的LED補助政策，這些補貼也包含商業照明。LED球泡燈及LED燈管在日本

市場也逐年成長，主要的原因是來自於2011年三月份的大地震之後，日本政府的補

助政策與節能意識的抬頭。

于嘉言[email protected]

執行主編

Editorial ◆ 編輯檯






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February 2012 COMPOUND SEMICONDUCOR TAIWAN　5

Market News ◆ 產業新聞

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BRIDGELUX擴充Decor超高演色係數LED陣列產品陣容

Bridgelux擴充旗下極為成功的Decor™系列超高演色指數

（CRI）LED陣列的產品陣容。為因應商店與零售業、建築、旅

遊餐飲、以及博物館等照明市場對於省電與高品質光源LED持

續增加的需求，Bridgelux進一步擴充在2011年10月即已問市的

Decor 97 CRI系列產品陣容。

Decor系列現今能提供更高的效率，涵蓋更廣的光源–

從500至5000流明，支援3種色溫，包括2700、3000、以及

3500K–以滿足各種應用的需求，並提供更多支援超高光照品

質的產品。Decor系列為照明設計師提供更多的照明選項，進一

步延伸Bridgelux最低演色指數80至90的標準產品。

因具備演色系數達97的演色率與3 Step MacAdams Elipse

（3SDCM）光色控制選項，Decor陣列讓照明設計師能在各種光

照條件下精準呈現全光譜色彩，創造出驚人且完整逼真的照明

效果。Decor系列經過特別設計，能複製出鹵素與白熾光源的照

明品質。這些陣列產品提供高達98的R9與R15顯色指數，能加

強飽滿的紅光色澤與精準呈現皮膚色澤，確保潔淨且自然的光

照效果。

BAERO North America公司副總裁David Rice表示：

「Bridgelux推出更高流明輸出的Decor陣列產品，致使我們能大

幅擴充ARONDO LED系列照明產品線。BAERO專為超市照明量

身設計的ARONDO LED燈具，目前提供10種照明引擎選項，其

中3款選項採用演色率高達97的Decor陣列產品，帶來優質光照

效果。採用Decor的燈具能提供1,936至3,304流明的照度，並提

供無與倫比的自然光顯色效果，這讓囊括傳統照明技術到省電

固態照明產品的BAERO，在超市照明市場搶下更高的市佔率。

更因Bridgelux充分的支援，使我們的ARONDO LED產品達到卓

越的品質與效能。」

Bridgelux Decor陣列具備和目前Bridgelux陣列產品相同的

規格，使目前客戶能在將設計工作降至最低的前提下簡易升

級。

DIGITIMES Research：

2014年全球中小尺寸AMOLED出貨量將達4.65億片

手機應用佔九成以上　

近年來，智慧型手機市場需求持續增加，已成為中小尺

寸面板市場成長的最主要動力。DIGITIMES Research分析師楊

仁杰分析，因AMOLED面板具備TFT LCD難以擁有的輕薄特性

及鮮豔畫質，因此，亦成為智慧型手機業者樂意採用的顯示

面板。

然而，由於AMOLED面板主要由韓廠Samsung Mobile

Display寡佔，且早期Samsung Mobile Display僅有1座4.5代

線（730mm×920mm），加上其生產良率不足，使其優

先供應關係企業三星電子，其他手機業者在供應量不穩定

下，只得放緩採用AMOLED面板計畫。楊仁杰說明，2011

年5月，Samsung Mobile Display開始啟動其5.5代V2產線

（1,100mm×1,300mm）進入量產，三星電子以外的智慧型

手機業者，方重拾對Samsung Mobile Display供貨穩定度的信

心，再度在高階智慧型手機機種導入AMOLED面板，而三星電

子也藉勢推出全球最早採用AMOLED面板的7.7吋平板電腦，

企圖建立其獨特產品的競爭優勢。






6　COMPOUND SEMICONDUCOR TAIWAN February 2012

產業新聞 ◆ Market News

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雖Samsung Mobile Display及其他

AMOLED面板業者均積極拓展智慧型手機

以外的中小尺寸新應用，例如遊戲機、

數位相機、數位相框等，但一來智慧型

手機市場需求動力較其他應用更強勁，

二來遊戲機被少數業者寡佔，而其他應

用對面板畫質要求不及智慧型手機強

烈，因此手機應用預計到2014年都將佔

整體中小尺寸AMOLED面板出貨量9成以

上。楊仁杰預估，到2014年，全球中小

尺寸（10吋及以下）AMOLED出貨量將

達4.65億片，2011~2014年複合成長率將

可達到70.9%。

NPD DisplaySearch：

2012年LED需求成長主要來自於

LCD背光源與照明

根據NPD DisplaySearch最新一季LED

需求與供給市場研究調查報告中指出，

LCD背光的需求將繼續主導LED的需求市

場，到2013年LED需求將達到高峰。

2011年對LED廠商是充滿挑戰的一

年。從2010年開始，對液晶電視背光源

的需求開始轉變，不過LED背光電視滲透

率緩慢成長，加上LED晶片發光效率增加

使得每台電視背光上所使用的LED晶片數

降低，導致成長緩慢。但整體來說LED需

求在LCD背光源中仍略有增加，且藉由平

板電腦的成長與LCD桌上型顯示器的滲透

率增加，可彌補需求疲弱的電視市場。

而照明市場的成長依然呈現保守，LED在

照明市場中的滲透率從2010年的1.4%微

幅成長到2011年的1.9%。

而同時間，許多新的LED供應商加

入戰局，並且很快的開始生產。我們以

500X500微米的晶片尺寸計算，整體的

供給在2011年成長了41%，但相較之下

需求僅成長10%，於是造就了2011年供

過於求的現象。

根據NPD DisplaySearch分析師佘慶

威表示：「2010年底開始LED市場就呈

現供給過剩的現象，LED價格及利潤也

出現下滑。在市場供給呈現過剩的情況

下，幾乎所有LED相關應用的投資都呈

現停滯，2012年在產能的部分也不會出

現成長。而這就是導致2011年到2012

年間，市場供需嚴重失衡的最主要因

素。」

而新的設計，低成本直下式LED電視

的普及，LED背光的需求將持續一路成長

到2013年。預估每片面板背光源中LED

使用的顆數在2012年達到高峰，持續成

長的LED背光滲透率將帶領LED市場需求

在2013年也有小幅增加。到了2014年，

在LED價格降低且發光效率提升的驅使之

下，照明則將成為LED需求成長的主要來

源。

根據NPD DisplaySearch最新一季LED

供給需求市場研究分析報告中指出，LED

在照明市場中的滲透率在2015年將達到

16.8%。報告中亦提到藉由政府政策的刺

激之下，車燈與路燈在LED應用中的滲透

率將大幅提升，例如中國大陸的十二五

計畫，以及台灣的LED補助政策，這些補

貼也包含商業照明。LED球泡燈及LED燈

管在日本市場也逐年成長，主要的原因

是來自於2011年三月份的大地震之後，

日本政府的補助政策與節能意識的抬

頭。

Molex LED陣列燈座

為Sharp高性能LED照明解決方案

提供單件式免焊連接器

Molex宣佈其免焊LED陣列燈座現

可相容Sharp公司的Zenigata LED照明產

品系列，包括15W、25W和50W Mega

Zenigata和4W-15W Mini Zenigata產品。

Molex LED陣列燈座採用獨特的按壓式接

觸（compression contact）技術為LED照

明陣列供電，還能省去手工焊接或昂貴

的表面安裝（SMT）設備。

這款燈座是照明設備OEM廠商的理

想選擇，能夠減少安裝時間，增加連接

選項，同時降低成本。其免焊旋緊式

（screw-down）連接達成標準化的製造

流程，增加設計靈活性。此外，Sharp專

門開發用於免焊LED陣列燈座的新型觸片

結構。

S h a r p歐洲實驗室工程經理R o b

Winlow表示：「Molex LED陣列燈座使得

Sharp能夠提供符合客戶期望的高性能、

出色燈光品質和節能特性的照明產品，

同時簡化安裝和整合過程。這一點對於

LED照明是極為重要的，因為LED照明正

在更廣泛地用於零售、酒店、商業和政

府部門，而客戶正在尋求具有高成本效

益的靈活解決方案，以便將下一代照明

技術帶入這些市場。」

Molex的LED陣列燈座適合所有的通

用照明應用，包括向下式照明、建築照

明和區域照明。該燈座帶有雙頭集線端

子（double-ended wire trap terminal），

能夠簡化陣列安裝，靈活安排線路走向

以提供最佳佈線。可鬆開的集線端子可

以進行現場替換，為現有應用的升級提

供便利。

燈座的熱塑性塑料外殼可適應高

熱環境，同時符合UL496規範要求。

此外，針對Mega Zenigata照明產品，

Molex提供符合Zhaga規範的LED保護罩

選項。CS/Taiwan






Market Analysis ◆ 市場瞭望

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2012年第一季我國電子材料產業回顧與展望葉仰哲／工研院IEK ITIS計畫產業分析師

一、2012年第一季產業概況

(一) 整體產業概況

2012年第一季電子材料產值新台幣

680億元，較2011年第四季成長6.2%，

但較2011年同期大幅衰退18.9％。第一

季應是電子材料產業淡季，但半導體材

料在矽晶圓生產大幅增加，能源材料則

是去年第四季已大幅衰退基期較低下，

而有較大幅度的季成長，但受太陽光電

材料影響，與去年同期相較有大幅的衰

退。

預估2012年第二季我國電子材料產

業因受電子產業景氣復甦帶動，整體電

子材料產業產值的季成長將達8.8%，約

新台幣740億元，特別是PCB材料在銅

與玻纖價格雙雙上漲下有較大的成長幅

度。

預估2012年我國電子材料總產值可

以達到新台幣3,044億元，較2011年成長

0.3%。

(二) 各細項產業概況

半導體材料產業：

2012年第一季受到半導體IC及

DRAM製造端材料需求增加的影響，第一

季半導體材料出貨普遍提昇，2012年第

一季產值為新台幣162億元，較2011年

第四季成長14.3，但仍較去年同期下滑

7.6%。

構裝材料產業：

2012年第一季的構裝材料產業，

雖然在通訊市場對需求下滑，但因為PC

與消費性等產品持續熱銷，仍帶動部份

晶片封裝的需求，使得2012年第一季構

裝材料產值為新台幣209億元，較2011

年第四季稍漲1.5%，但較去年同期增加

13.8% 。

PCB材料產業：

儘管傳統上第一季是電子產業淡

季，但在玻纖價格報價逐月上漲，2012

年第一季銅價較2011年第四季上漲超過

一成的情形下，我國PCB材料產業的產值

達新台幣120億元。

LCD材料：

LCD材料受惠於面板景氣陸續回溫，

稜鏡片等光學膜與光阻等液態化學品的

出貨逐漸加下，第一季的產值達到新台

幣119億元，較去年第四季成長6.0％。

表一：我國電子材料產業各季產值單位：新台幣百萬元

資料來源：工研院IEK ITIS計畫(2012/02)






市場瞭望 ◆ Market Analysis

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（文轉第11頁）

能源材料：

太陽光電產業於第一季因美國雙反

與德義政策改變預期心理驅動下，需求

有上揚趨勢，歐美廠商仍持續關廠與破

產，使得生產集中在中國大陸與台灣，

然而價格仍呈現往下修正的趨勢，因此

太陽光電材料產值僅有16.1％的成長，

但與去年同期相較大幅衰減56％。2012

年第一季我國鋰電池材料廠商除少部分

出現逆勢成長廠商外，大多處於年內出

貨淡季期，產值達新台幣3.7億元，較

2011年第四季減少23.4%，較去年同期

微幅下滑3.1%。

二、2012年第一季重大事件分析：

(一)日本電子材料廠商陸續至外設廠

因為日幣升值、電力供應不足、以

及水電人工等基本生產要素成本昂貴，

也為了日本東北大地震後分散生產風

險，日本電子材料廠紛紛至海外擴增生

產線。

在台灣方面2012年第一季有日立化

成的CMP Slurry廠進駐南科動土開工，

JSR在雲林的研發中心也落成啟用。

日本電子材料廠商在地震後經過一

年的評估後，已陸續宣布相關的投資決

定：三菱瓦斯化學在泰國設立BT樹脂銅

箔基板的生產工廠；日立化成分別在台

灣、香港與馬來西亞設立CMP Slurry、

銅箔基板與乾膜光阻廠；旭化成在中國

設立乾膜光阻研發中心，海外的投資設

廠將具有降低生產成本與接近客戶的利

益。

台灣如何利用日商海外佈局策略，

不止需要吸引日商來台投資設廠，並利

用下游電子產業優勢吸引日商，不指設

立生產據點更至研發合作，以利台灣電

子與材料的產業升級。

(二) 日商SUMCO關廠將有助提昇台

勝科的技術與產能

台勝科的母公司SUMCO宣佈關閉日

本三座半導體矽晶圓工廠，原本的晶圓

需求，將移轉至台灣生產。

由於台勝科是國內12吋矽晶圓的主

要供應商，此舉更能鞏固台勝科與主要

晶圓代工廠的供貨穩定度，並將有助國

內半導體高階製程的發展。

8吋以下矽晶圓的需求，則將可能轉

移至國內其他廠商。整體來說，都將有

助提昇我國在矽晶圓的技術與產能。

(三) 聚合聚和國際針對電解液添加

劑在中國大陸擴增新廠

鋰電池電解液添加劑廠商聚和國際

於2011年10月由董事會通過擴產案，新

生產廠已於2012年初開工，目前規劃設

在大陸常熟廠區內，投資規模為1,400萬

美元，預計2013年初投產，主要業務為

電解液、電鍍添加劑，以及生物緩衝劑

新廠。

聚和在鋰電池電解液添加劑的主

要供應客戶為日系與韓系之鋰電池電解

液的配方廠商，終端用戶是3C用鋰電

池廠，雖然具技術領先優勢，但因原有

產能較少，對整體營運貢獻不大。估算

現在只占精密化學品事業部整體營收的

5%。

不過，每月200至300公噸的新廠量

產後，由於專攻電解液添加劑產品，以

現階段聚和該部門每月營收平均約3-4千

萬元來看，新廠效益於2013年初開始顯

現後，應可適度擴大其經營規模，也可

望把市場就近供應設定於中國大陸電解

液相關廠商當中。

三、未來展望：

半導體材料：

展望2012年第二季，受惠半導體

製造業的持續成長，預估在半導體材料

的出貨將增加8%，產值為新台幣176億

元，而全年在國內的矽晶圓、CMP Slurry

均有新產能投入，預估半導體材料產值

將逐季成長，預估整年產值達新台幣697

億元，成長4.1％。

構裝材料：

2012年第二季，來自智慧型手機、

網通、超輕薄筆電、平板電腦以及消費

型科技產品需求依舊看好，加上庫存回

補需求力道增強等，會是推升半導體構

裝景氣的關鍵所在，預料智慧手持裝置

以及超薄筆電仍會帶動晶片封裝需求，

因此在構裝材料部份，預估第二季構裝

材料出貨將增加8.4%，其2012年第二季

產值為新台幣227億元。

PCB材料：

在銅價持續上漲以及玻纖紗因停爐

維修產出有限，同時下游電子產業步入

旺季，將帶動PCB主要材料玻纖銅箔以及

銅箔基板價格的調漲，我國第二季PCB

材料的產值將成長12.9％達新台幣135億

元。

LCD材料：

展望2012年LCD面板景氣逐季回

溫，我國彩色光阻與光阻等液態化學品

出貨將放量增加下，第二季LCD材料的







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2012年第一季我國新興能源產業回顧與展望康志堅／工研院IEK ITIS計畫產業分析師

一、2012年第一季產業概況

（一）總體產業概況

依據工研院IEK ITIS計畫研究顯示，

2012年第一季新興能源產業產值估計為

新台幣274.3億元，較前一季成長12.7%

(如表一所示)。占產值比例最大的太陽光

電產值為新台幣247.9億元，較前一季成

長11.7%；第二位的風力發電產值為新台

幣21.3億元，較前一季成長29.9%；第三

位的生質燃料產值為新台幣5.1億元，較

前一季衰退0.8%。

新興能源產業當中，各項次產業

之規模相差甚多，其中以太陽光電規模

最大，其次為風力發電，再次為生質燃

料。第一季各次產業占整體新興能源產

業產值比例：太陽光電為90.4%，較前一

季下降1.2%；風力發電為7.8%，較前一

季上升1.0%；生質燃料為1.9%，較第三

季下降0.2%。

（二）細項產業分析

1. 太陽光電產業

我國2011年第四季太陽光電產業產

值為新台幣247.9億元，較前一季成長

11.7%，較去年同期衰退59.7%。全球太

陽光電市場重心仍為歐洲地區，歐洲主

要國家將於四月下調補助，使得第一季

市場需求出現回溫，加上部分台灣廠商

受惠於中美雙反案的轉單效應，產能利

用率提升，帶動產值上揚，但供過於求

陰影仍在，預期價格將持續下跌，產值

回升幅度有限。現階段各廠商訂單能見

度大多僅至3~4月份，第二季以後市場

狀況仍將視各國政策調整方向與幅度而

定。

各次產業產值分布方面，各次產業

第一季產值均較上一季回升，其中多晶

矽為新台幣2.0億元，較前一季1.1億元

成長79.7%；矽晶圓為45.9億元，較前一

季43.7億元成長5.0%；矽晶電池為167.0

億元，較前一季156.1億元成長7.0%；矽

晶模組為18.6億元，較前一季14.7億元

成長26.4%；薄膜模組為8.8億元，較前

一季6.3億元成長39.4%；聚光式太陽光

電(Concentrated Photovoltaic；CPV)5.6億

元，較前一季1.4億元成長305.2%。

我國太陽光電產值以矽晶電池所

占比例最大，第一季占太陽光電產值

67.4%；其次為矽晶圓，第一季占太陽光

電產值18.5%，其他部分產值所占比例較

小。

2. 風力發電產業

2012年第一季風力發電產業產值約

新台幣21.3億元，較第三季成長29.9%，

較去年同期成長30.7%。中國大陸市場進

入2012年以後回溫，因庫存較低多家廠

商訂單數量較去年第四季明顯成長，產

表一：2012年第一季我國新興能源產業產值單位：新台幣百萬元

註1：各產業之產業範疇：太陽光電包括多晶矽、矽晶圓、矽晶電池、矽晶模組、薄膜模組與聚光式太陽光電；風力發電包括材料、零組件與風力機系統；生質燃料包括生質柴油

註2：生質燃料11Q2與11Q4產值數據因能源局產量與價格資料更新而進行修正








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值較前一季成長近三成。各次產業產值

分布：材料為新台幣4.0億元；零組件為

16.0億元；風力機系統1.3億元，現階段

我國產值以零組件為大宗，約占75%。

2011年6月東元接獲越南60MW風力機訂

單開發進度較為延遲，預計將於2012年

下半年至2013年進行安裝作業。

3. 生質燃料產業

2012年第一季生質燃料產業產值約

新台幣5.1億元，較前一季衰退0.8%，較

去年同期成長26.6%。我國生質燃料為內

需型產業，由於我國生質燃料摻配政策

短期內並未有向上調整的規劃，國內市

場供需穩定，2012年第一季與去年第四

季相比無明顯變化。

（三）廠商動態

1. 尚德：美國對中國大陸太陽能產品課

徵反補貼稅影響層面不大

2011年11月，美國商務部展開中

國大陸太陽能電池之「雙反」(反傾銷、

反補貼)調查。2012年3月20日對於反

補貼部分做出初步裁決，無錫尚德、常

州天合分別被課徵2.9%和4.73%稅率，

其餘廠商為3.59%，遠低於市場預期的

20~30%，至於反傾銷判決預計在5月17

日公布。

反補貼稅的徵收對象為中國生產的

矽晶太陽能電池，從第三國進口的使用

中國產太陽能電池單元的面板和模組同

樣在徵收範圍之內。在美國企業要求徵

收100%關稅的情況下，美國商務部臨時

性裁決的反補貼稅稅率卻僅為5%以下。

根據裁決需要繳納2.9%反補貼稅的

中國第一大太陽能電池企業尚德電力對

此次裁決發表了積極評價，認為這次的

初步裁決反映了尚德在全球的成功是建

立在自由公平競爭的基礎之上。

美國政府在考量太陽光電之普及與

年底總統選舉的因素下，對於中國廠商

反補助稅率僅在5%以下，其中尚德因

在亞歷桑納州設有模組廠，提供就業機

會，因此僅課以2.90%的稅率。目前此

稅率對於中國大陸廠商影響不大，對於

台灣廠商而言，由於反補貼稅率比預期

低，使得轉單至台灣廠商之可能性降低

許多。而下一波反傾銷稅是否成立，以

及稅率多寡為後續觀察之重點。

2. Repower 6MW離岸風力機進入大量商

用化

2012年3月德國Repower公司於比利

時Thornton Bank風場第二與第三階段開始

安裝6MW離岸風力機，此為第一個應用

6MW離岸風力機的商用化風場。該風場

共採用48支Repower 6MW風力機，預計

2013年第四季安裝完畢並開始商轉。

目前離岸風電前兩名均為丹麥廠商

(Siemens與Vestas)，Repower於2009年被

印度Suzlon併購，積極開發大容量之離岸

風力機。

目前全球主要離岸風電領導廠商

中，Suzlon(Repower)為大於5MW風力機

發展進度最快的廠商，預計2013年底

Thornton Bank離岸風場第二與第三階段完

工後，將強化Suzlon集團在離岸風電市場

的影響力，將有能力挑戰離岸風電排名

前兩位的廠商Siemens與Vestas。

現階段已全球投入5MW以上離岸風

電系統的廠商家數約有30家，多數廠商

著眼於2015年以後的市場。近期離岸風

場大部分仍採用3~4MW之離岸風力機，

而Repower 6MW風力機大規模商用化

後，將促使5MW以上離岸風力機商用化

時程提前，新一波風力機系統廠商間的

競賽即將展開，未來離岸風電產業競爭

可預期將十分激烈。

二、第四季重大事件分析：

1. 德國與義大利公布新版補助費率，歐

洲系統市場需求趨緩，屋頂型系統比

例增加

歐洲太陽光電主要市場德國與義大

利相繼下調補助費率，並取消大型系統

相關補助。德國下調幅度約20%~30%，

義大利未來兩年半補助金額將削減至

五億歐元，並且向系統安裝戶實施兩項

新的稅賦制度。

歐洲政府為鼓勵再生能源朝向家戶

使用，政策趨向鼓勵屋頂型小系統與自

用(self-consumption)市場，同時也希望引

導產業長期穩定發展。

德國市場將延續2011年，以100kw

以下屋頂系統為主之趨勢，家用屋頂系

統市場比例可望小幅攀升；義大利市場

住宅及商業屋頂系統比例將增加；有鑑

於補助金額的不確定性以及內部報酬率

(IRR)持續下滑，義大利銀行對於太陽光

電系統貸款授信趨於嚴格，資金取得困

難度增加，限縮了整體市場安裝量，預

期義大利市場需求將趨緩。

2. 歐盟展開美國生質酒精傾銷調查

歐盟於2011年底針對廠商控訴美國

生質酒精傾銷展開調查，2012年3月歐

盟選定美國7家生質酒精大廠展開訪查。

預期歐盟採取反傾銷措施施行可能

性高，美國銷往歐洲出貨量將銳減，歐

盟生質酒精廠商獲利可望提昇，而歐盟

本土生質燃料產能不足，預期生質燃料







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（文承第8頁）

取代目標可能無法達成。

美國已取消VEETC(Volumetric Ethanol

Excise Tax Credit；酒精稅收抵免)補助，

加上歐洲出口市場減縮，將迫使E15擴

大施行，對於台灣而言，無生質酒精產

能，且需求量極小，影響層面較小。

三、未來展望

1. 下季展望

估計2012年第二季全球太陽光電產

業景氣將比第一季略為好轉，使得我國

新興能源產業產值回升。預估2012年第

二季新興能源產業產值為新台幣321.4億

元，較前一季上升17.2%。

在各次產業方面，太陽光電在2011

年第四季陷入谷底後，已開始逐漸回

升，現階段雖然並沒有特別的政策利

多，但市場狀況比起前兩季較為好轉。

預估產值為新台幣296億元，較前一季成

長19.4%。

風力發電方面，第一季因中國大

陸系統商零組件庫存較低，多家零組件

廠商訂單大幅增加使得產值衝高，第二

季市場需求估計較第一季略降，使得產

值略為下滑。預估第二季產值為新台幣

20.0億元，較前一季衰退6.1%。

生質燃料方面，2012年第二季預期

產量將因柴油需求增加而成長。預估產值

為新台幣5.4億元，較前一季成長6.1%。

2. 全年展望

太陽光電產業2012年第一季產值

雖然較前一季回復，但尚未達到去年同

期水準。整體而言，太陽光電產值今年

仍呈現衰退，使得2012年整體新興能源

產業產值將不如2011年，為連續第二年

衰退。預估2012年新興能源產業產值

為新台幣1,412.3億元，較2011年衰退

18.2%。

在各次產業方面，太陽光電2012年

歐洲市場需求趨緩，美國與亞洲等市場

崛起，預估全球系統安裝量仍將持續成

長，但產品價格持續下滑，使得2012年

全球市場銷售額將較2011年下降，預估

2012年我國產值為新台幣1305.4億元，

較2011年衰退約兩成。

風力發電方面，我國風力發電零組

件廠商陸續接獲歐、美、中國大陸廠商

訂單，零組件產值可望持續成長。預估

2012年產值為新台幣85億元，較2011年

成長28.6%。

生質燃料方面，2012年台灣生質

柴油產值估計約新台幣21.9億元，預期

政府短期內不會調升摻配比例，因此產

量約與2011年相當。產值成長主要受到

原料與原油價格上漲影響，導致生質柴

油產品價格成長所致。預估2012全年

產值為新台幣21.9億元，較2011年成長

14.4%。

3. 產業/產品/技術/應用等趨勢分析

我國新興能源產業產品絕大部分以

外銷為主，與全球新興能源市場景氣連

動密切。現階段我國產值九成以上仍由

太陽光電產業所貢獻，對於整體新興能

源產業影響力最大。

太陽光電產品轉換效率的進步幅度

已趨緩，而成本下降的幅度仍然很快。

由於市場集中度高，加上政策的不可預

期性，市場供需狀況波動甚為劇烈，造

成廠商營收暴起暴落，廠商產能調配難

度甚高。近兩年全球太陽光電產業處於

重整期，在歐美眾多廠商陸續歇業、合

併後，產業秩序恢復使得供需失調情況

逐漸改善，由於未來太陽光電市場裝置

量仍呈現成長趨勢，長期市場展望仍是

審慎樂觀。

風力發電方面，中國大陸進入2012

年以後裝置情況恢復穩定發展，在日本

福島核能事故發生後，許多國家紛紛提

高未來風力發電的目標裝置量，預期未

來幾年市場持續穩定發展。陸域風電占

市場比例超過九成，離岸風電市場需求

成長較快，但占整體市場比例仍不大。

生質燃料占我國新興能源產業比例

較低，對於整體新興能源產業產值的影

響力仍屬為有限。產業的主要議題在於

新興技術的開發，如次世代生質燃料技

術之開發。CS/Taiwan

產值將有8.2％的成長，達新台幣129億

元。

能源材料：

第二季基本上為太陽光電旺季暖身

期，但德國於四月再砍補助的影響下，

單價預期再下滑，因此預估太陽電池材

料的產值小幅上升至新台幣67.6億元；

在第二季鋰電池材料本年度之訂單逐漸

步入出貨階段，伴隨正極材料、負極材

料廠商擴產，預料第二季鋰電池材料出

貨仍可保持與過往相同之水準，預估鋰

電池材料2012年第二季表現產值達到新

台幣5.2億元。CS/Taiwan







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2012年第一季我國平面顯示器產業回顧與展望工研院IEK ITIS計畫

一、2012年第一季產業回顧

2012年第一季台灣平面顯示器總產

值達新台幣3,108.2億元，比前一季略減

7.7％。其中面板產業產值2,019.2億元，

比前一季減少12％，主力為大型TFT LCD

面板產業，產值約1,516.3億元；其次為

中小型TFT LCD面板產業，產值約451.8

億元；TN/STN面板產業，產值約34.7億

元，而OLED產業產值則為15.4億元。關

鍵零組件產業產約為1,089.1億元，比前

一季略增1.4％，其中彩色濾光片產業

產值約224.8億元，偏光板產業產值約

219.8億元，玻璃基板產業產值約310.9

億元，背光模組產業產值約333.6億元。

2012年第一季我國大型TFT LCD產

業狀態，相較於2011年第四季，產值

走低至新台幣1,516.3億元。分析產值

降低的原因，主要來自淡季因素、產品

線轉換兩大原因。在淡季因素的部分，

傳統第一季為大型面板的淡季，再加上

工作天數較短，以及中國民工荒影響下

游組裝業務等問題在第一季也再度浮

現，因此也對產能利用率以及產出帶來

影響。而在面板價格部分，第一季NB、

Monitor、TV面板等產品報價似已觸底，

雖無起漲的現象，但也無再度走跌的趨

勢，只是絕大部分的尺寸的面板價格都

在現金成本徘徊，因此即使報價持平，

對於產值貢獻亦有限。此外，隨著智慧

型可攜式裝置在不景氣中持續熱銷，面

板廠將6代以下轉往中小型產品生產的比

例也在第一季持續提高，故相形之下，

大尺寸面板產出也會相對降低，但值得

欣喜的是，第一季台系面板業者雖無明

顯獲利，但虧損幅度已開始縮小。

2012年第一季為中小尺寸TFT LCD

面板產業傳統淡季，再加上農曆新年假

期因素，使得第一季中小尺寸面板產值

呈現衰退；2012年第一季台廠中小尺

寸TFT LCD產值較2011年第四季衰退了

2.0%，只有新台幣451.8億元。淡季效

應下，2012年第一季台廠中小尺寸面板

各應用別出貨量皆將呈衰退，其中低階

中尺寸面板市場逐漸飽和，且面臨陸廠

強力競爭，台廠持續降低在該市場的耕

耘，轉往手機用小尺寸面板。而在高階

手機部分，LTPS與OLED面板的市占率逐

步提高，也對傳統中小尺寸TFT LCD面板

造成替代效應，而主要生產國韓國和日

本此領域皆積極布局甚至由政府主導公

司合併以增加競爭力；另外由於智慧型

手機的功能越來越豐富且高效能，對手

持式產品出貨量也造成衝擊，侵蝕智慧

導航裝置、數位相機等產品市場，造成

整體出貨量衰減。我國廠商在前後夾攻

下欲突圍而出，應轉往高附加價值產品

發展，例如加速高解析度面板技術開發

與導入量產，搭配既有之觸控面板產能

提供客戶整合型解決方案，才能繼續維

持市場占有率並保持獲利。

OLED面板產業方面，2012年第一

季台灣OLED產業產值表現，主要仍是

以PMOLED面板產出為主，在AMOLED

的部分仍未有實際出貨帶動、以及第一

季淡季效應與工作天數減少的雙重影響

下，我國OLED產業產值再度走跌，來

到新台幣15.4億元的規模。依據第一季

的狀態，出貨主力仍偏重在Mono color

PMOLED以及Full Color PMOLED為主，但

此類產品價格較低，對於整體產值提升

挹注有限，若加上淡季因素，產值極難

有所提升。

在TN/STN產業方面，2012年第一季

為TN/STN面板產業傳統淡季，再加上農

曆新年假期因素，使的第一季TN/STN面

板產值呈現衰退；2012年第一季台廠TN/

STN產值較2011年第四季衰退了4.9%，

只有新台幣34.7億元。TN/STN之主要應

用為消費性電子產品，而許多消費性電

子紛紛改採TFT LCD為顯示面板，因此傳

統的TN/STN廠商不得不將產線改成觸控

面板或是停產，其產業整體營收仍持續

下滑。國內TN/STN廠商大部分是中小企

業，資金較雄厚的廠商漸漸朝向a-Si TFT

LCD與轉做觸控面板發展，規模較小的

業者將朝向利基市場進行布局或者與TFT

LCD廠策略聯盟，產值逐年衰退。雖然







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TN/STN LCD產品於中低階產品仍有需求,

但整體市場規模持續萎縮。

再從我國平面顯示器產業之關鍵零

組件部份來看，彩色濾光片產業方面，

2012年第一季我國彩色濾光片產值表

現，因適逢淡季，下游面板業者產能利

用率未有大幅度提升，再加上工作天數

縮短等因素影響，不論是內製或是專業

外售廠，其產值的提升都受到限縮。另

外，由於面板廠彩色濾光片均採高度內

製化，因此專業廠紛紛在2011年進行

轉型至觸控面板用之touch sensor加工技

術，此舉也是連帶使國內彩色濾光片產

值逐步走低之因素，綜合上述之原因影

響，台灣彩色濾光片產值因而下跌新台

幣224.8億元。偏光板產業方面，2012

年第一季我國的偏光板產業，在LCD產

業復甦，同時奇美材料與住華科技兩條

新生產線產能挹注下，產值較2011年

第四季偏光板成長，第一季的產值達新

台幣219.8億元，較2011年第四季成長

15.0％。玻璃基板產業方面，2012年第

一季我國的玻璃基板產業受LCD面板產

出影響，產值小幅下滑6.9％，達新台幣

310.9億元。在背光模組產業部分，2012

年第一季我國的背光模組產業，率先LCD

產業邁出產業低潮，受屬高單價的LED

背光在TV與監視器出貨比例的增加，以

及平板電腦（Tablet）與超薄筆記本電腦

(Ultrabook)的背光模組出貨增加，所以我

國背光模組產業的產值已開始回春，第

一季的產值達新台幣333.6億元，較2011

年第四季成長14.7％。

二、2012年第一季產業大事記

1. 日本Sharp所產出之IGZO產品已

開始出貨

日本液晶面板龍頭廠Sharp 於4月宣

佈，已利用旗下龜山第2工廠於今年3

月開始生產全球首款採用氧化物半導體

（IGZO）技術的高性能面板，且為了因

應市場需求將於4月份擴大生產規模，

正式進行量產。IGZO液晶面板的特徵為

具高精細畫質且低耗電力。IGZO面板之

穿透率將達現行a-Si面板的2倍，耗電力








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可降至現行面板的10-20%。Sharp預定

發售的IGZO面板的產品種類計有7吋、

10吋、和32吋試作品。其中7吋產品精

細度高達217ppi；10吋產品精細度達

300ppi。

雖然遭逢不景氣，重創Sharp的面

板事業，也迫使Sharp尋求外援，與台

灣的鴻海集團進行資金與產品的合作。

但平心而論，Sharp在LCD的前瞻技術研

發上仍不遺餘力，IGZO量產技術目前為

全球業界矚目的下世代面板驅動技術，

其優點在於能有效提高面板精細度，同

時因穿透率提升，而能利用較低之耗電

量達到更高的面板亮度。同時由於IGZO

的高Mobility，同時只要針對現行a-Si生

產線進行部分機台改裝，將能夠在不提

高太多生產成本之外，供應給LCD以及

AMOLED技術之用。

但目前台灣業界對於IGZO的量產技

術仍落後日本，同時專利佈局上也落後

在日、韓兩國之後，在面板業面臨轉型

的今日，未來在研發重點上，此技術將

是國內產官學界需著重之重點。

2. 中小型面板產出，台灣業者腹背

受敵，收到來自日、韓、中三方

挑戰

2012年第一季開始，台灣中小型面

板產業除面對日韓業界的整併與強攻高

階產品外，中國面板廠也急起直追，不

斷砸下資金進行投資，使得台灣業者不

論在低階亦或是中高階產品都面臨腹背

受敵的局面。

中國複製台灣過去成功模式，例如

陸廠京東方(BOE)及天馬微電子(Tienma)

於2011年起複製台廠華映、彩晶成功經

驗，侵蝕台廠在低階中尺寸TFT LCD的市

佔率，未來更將持續拓展中國手機用面

板市場。

高階產品落後韓國與日本，在高階

手機、數位相機及平板裝置應用方面，

日廠Japan Display即將整合，以高效率生

產高階LTPS TFT LCD；加上韓廠Samsung

Mobile Display持續增加AMOLED產能，

加速在高階中小尺寸面板市場取代TFT

LCD，整體而言台廠在高階中小尺寸TFT

LCD市場所面對的競爭也將越來越激烈。

短期內台灣廠商仍可機動調整折舊

完畢之TFT LCD世代線來生產適當之中小

尺寸產品，長期而言還是必須儘早往高

附加價值產品發展，結合目前既有的觸

控面板基礎，加速LPTS與OLED產品量產

才能在未來保有競爭力。

3. 康寧與SMD合資建立公司生產

OLED用玻璃基板

玻璃領導廠商康寧與AMOLED領導

廠商SMD（Samsung Mobile Display）將

合資成立公司，生產OLED用的特種玻

璃基板「Corning’s Lotus™」。OLED

的大量生產仍須上游材料廠的支持，其

他的發光材料可由SFC、Cheil、Duksan

Himetal等韓國公司供應，剩下的玻璃

基板將成為關鍵，且因為AMOLED主要

用低溫多晶矽（LTPS）或氧化物薄膜

電晶體（OTFT）製程，玻璃基板需要

有較高的溫度安定性，目前僅有康寧的

「Lotus™」符合要求並已經商品化。

三星集團因此尋過去與康寧合資成

立新公司生產CRT玻璃與TFT-LCD玻璃

基板的模式，共同設立新公司從事生產

OLED所需的玻璃基板；對於康寧而言，

投入資源與技術開發的新產品可找到應

用的出海口，並可透過SMD成為業界的

標準；而對於SMD而言，不僅可以取得

穩定的玻璃基板供應，更可以經由新公

司在玻璃基板方面的獲利以降低成本。

4. 內嵌式觸控將在2012年成為廠商

研發主流

TFT LCD及AMOLED等顯示器業者則

紛紛研發整合顯示面板和觸控面板的內

嵌式觸控面板，期待整合供應鏈，甚至

如同過去專業彩色濾光片廠逐漸消失一

般，使專業觸控面板業者消失。隨著終

端業者對投射電容觸控面板輕薄性、省

電性及價格要求趨嚴，可省去1片玻璃基

板或ITO薄膜的觸控面板新興技術漸受觸

控面板業者及顯示面板業者重視。其中

直接將觸控感測器製作於保護玻璃表面

的OGS技術，應是滲透率提升最快的技

術。

內嵌式觸控面板由於可簡化供應

鏈，曾被視為顯示面板業者淘汰專業觸

控面板業者的利器。不過由於可生產此

種面板的業者較少，產能不足；加上目

前製程良率遭遇瓶頸，3年內應無機會取

代包含OGS在內的外掛式觸控面板。

三、2012年第二季平面顯示器產業

展望

以總體狀態來說，2012年第二季

的景氣表現，目前市場整體看法為保守

以對。主要原因在於大環境復甦態勢仍

為確立，終端需求除特定產品之外仍無

較大的成長動能所致。自2012年第二

季開始，預期將有新的因素刺激台灣面

板成長，其一為搭載Intel的新一代的Ivy

Bridge架構處理器的NB產品將開始有新

產品的發售，主攻領域為Ultrabook，同

時結合Microsoft的Windows作業系統，進







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表一：2012年我國平面顯示器產業第一季回顧與2012年第二季觀察單位：新台幣億元


一步推升PC與NB的銷售成長。其二為新

尺寸的銷售擴大，諸如39、50吋等面板

產品，原本面板業者鎖定的區域新興市

場，然而在銷售成績不斷攀升的激勵之

下，第二季之後將陸續擴大在成熟市場

的銷售動作，而這也將影響第二季之後

的產值表現。

在大型TFT LCD面板產業方面，依據

報價來看，NB與Monitor產品因庫存回補

而使需求增加，因此報價均有略微揚升

1美元以上的空間，在TV面板的部分，

自四月份開始，傳統尺寸如26、32、

40吋等尺寸，報價呈現平穩，也有部分

調升報價的空間。較值得注意的是TV面

板的新尺寸，如39吋50吋等產品，台灣

的奇美、友達在此部分的出貨自第一季

已開始放量，銷售不俗的結果也來了明

顯的營收貢獻，應能夠對第二季或表現

有所助益。不過，由於面板報價起漲有

限，再加上面板業者轉做中小型產品的

產能持續增加，因此預估第二季我國大

型面板的產值將微幅提升，達到新台幣

1,648.3億元的規模。在中小型TFT LCD

面板產業方面，在全球經濟狀況尚不明

朗的狀態下，第二季的發展態度上維持

謹慎保守，對於中小尺寸面板產業的發

展，仍預期是衰退跡象，預估我國第二

季中小尺寸TFT LCD產值將衰退1.5%，產

值預估約新台幣445.0億元。OLED面板

產業方面，展望2012年第二季，友達光

電已宣布將開始進行AMOLED的出貨，

合作對象日本Sony，而奇美電子則宣布

下半年將開始針對白光加彩色濾光片的

AMOLED產品進行量產，預期將逐步提升

我國之OLED產值。依據工研院IEK預估，

2012年第二季我國OLED產值將在友達

AMOLED開始出貨的帶動下，產值將有小

幅度提升，達到新台幣15.5億元。在TN/

STN產業方面，展望2012年第二季，在

全球經濟復甦狀況尚不明朗的狀態下，

以及大陸廠商市占率逐漸擴大下，第二

季的發展態度上維持謹慎保守，對於TN/

STN面板產業的發展，仍預期是衰退跡

象，預估我國第二季TN/STN產值將衰退

6.3%，產值預估約新台幣32.5億元。

關鍵零組件之彩色濾光片產業方

面，2012年開始，彩色濾光片的發展也

來到了新的境界，主要的發展在於可攜

式裝置所使用的高精細面板之彩色濾光

片技術，特別是IPS技術所使用之彩色濾

光片製程技術，成為未來的技術發展重

點。此外，Black Matrix的線寬降至5μm

以下的製程演進也是對應未來高精細面

板所亟待發展之技術。展望第二季，預

計下游產能利用率逐步加溫，再加上業

者增加高精細面板用彩色濾光片產出的

影響下，應該能有效帶動彩色濾光片整

體產值至新台幣226.3億元。偏光板產業

方面，展望2012年第二季，偏光板雖將

面臨國外其他新產能的開出造成價格下

滑的壓力，但在出貨量增加下，產值仍

有小幅的成長，預估2012年第二季產值

將達新台幣229.5億元，季成長4.4％。

玻璃基板產業方面，預估第二季我國玻

璃基板產業將小幅回溫，將成長5.7％，

達新台幣328.5億元。展望2012年，玻璃

基板產業將隨面板逐季復甦，但隨著中

國彩虹集團、河北東旭的與韓國LG化學

等新進廠商的在2012年開始小量生產，

將影響價格持續下滑，同時康寧與旭硝

子在中國大陸的投資完工量產，將影響

我國今年玻璃基板的產值。背光模組產

業方面，展望2012年第二季，LED背光

模組在電視面板的滲透率增加，以及高

單價的Tablet與Ultrabook用超薄的背光模

組逐漸放量， 2012年第二季產值預估將

達新台幣425億元，季成長27％。CS/

Taiwan







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全球LED燈零售市場前景廣闊 Philip Smallwood／IMS Research Lighting Market Analyst, LEDs and Lighting

IMS Research全球各地的分析師通過

每月追蹤LED燈零售市場的價格變

化，分析得出不同地區LED燈泡零售

價格，流明/瓦，流明/$的變化趨勢。

目前的資料包括分佈於12個國家和地區

的26家零售店，43個品牌和超過650款

燈。

自從2011年9月開始搜集資料以

來，整個通用照明領域LED燈的平均價格

變化並不大。然而，中國和墨西哥情況

比較例外。中國地區LED燈的平均零售價

格下降41%，從24美元跌至14美元（如

果將異常值也計算在內）；墨西哥LED燈

的平均零售價格下降29%，從47美元跌

至33美元。需要注意的是，這兩個區域

LED燈平均價格下降的主要原因並不是

因為同一款燈泡的價格逐月下跌，而是

因為每個月都會新增很多價格較低的產

品。

對於多數用戶來說，LED燈的零售價

格一直是影響購買的最主要因素。由於

住宅插座占整個插座市場的63%左右，

LED燈生產商有必要通過降低產品價格來

吸引這些消費者；同時燈泡價格下降的

速度也很重要，因為LED燈的壽命比較

長，所以當越來越多的LED燈安裝後，市

場會變得越來越小，可能幾年內不再有

取代型燈泡的需求。

圖二的資料很好地說明了這一點。

圖一

圖二（文轉第18頁）






Trend ◆ 技術前瞻

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利用離子束技術的表面結構化MEMS零組件文／Roth & Rau MicroSystems

微機電系統（MEMS）零組件在過去

十年中已廣泛滲透到汽車行業、移

動通信等各個領域的感測器市場。

MEMS技術在替代元件方面的明顯優

勢包括部件的尺寸小、重量輕、耐久性

高、功耗適度，以及非常具有成本效益

的生產製程。此外，MEMS技術能夠在一

個晶片上實現機械和電氣部件的組合。

機械感測器，如加速度計、陀螺儀

和壓力感測器已廣泛取代了其前身，而

且，依靠MEMS技術作為生產製程中的一

個重要組成部分，還製造出了磁感測器

和光電感測器。

磁感測器應用的主要領域之一是電

信號處理，它在巨磁電阻（GMR）或隧

道磁電阻（TMR）中集成了MEMS零組

件。在無線通信領域，MEMS元件在構

成無源濾波元件方面發揮了重要作用，

也就是衆所周知的SAW（表面聲波）和

BAW（體聲波）濾波器。這裏是用一個

感測器（換能器）將電場能量轉換成表

面聲波的機械能，而第二個感測器（換

能器）又將其轉換回電能。

大多數MEMS元件都採用許多不同材

料作為感測器的功能部分，或作為接觸

元件。通過非常精確的結構化，主要是

次微米級的金屬表面，可以實現這些元

件所必需的高品質和耐用性。然而，為

了達到這些生產標準，一些常用的金屬

（如金、鉻、鐵、鎳、鉑、釕或鉭）要

求非常高的蝕刻率和一定的各向異性。

由於能夠實現高吞吐量且均勻一致

的處理基板，離子束技術已被證明是更

普遍適用的有競爭力的金屬層改性替代

方法。Roth & Rau MicroSystems一直在開

發用於表面改性和結構化的創新離子束

技術，可廣泛應用在MEMS行業。

IonSy s系列（圖一）是專門為金

屬、絕緣體和半導體的離子束加工（圖

二），以及MEMS元件表面區域功能層的

離子束沈積而開發的。IonSys系列系統能

夠處理薄晶圓，以及自由造型元件，主

要應用在研究和開發，以及小規模的生

產過程。

IonSys處理系統的基本組成部分之

一是自主開發的寬離子束源，它適合活

性氣體和惰性氣體。離子束源和系統佈

局完全相容基於氟和氯的反應離子束處

理，如反應離子束蝕刻（RIBE）和化學

輔助離子束蝕刻

（CAIBE）。這

些製程可用於改

性基板的完整表

面，也可通過使

用光罩改性基板

的選擇部分。蝕

刻在此是通過攜

帶高動能的化學

反應離子實現

的。

Roth & Rau

MicroSystems的

IonScan 800（圖

三）處理系統適

用於BAW和SAW

濾波器的薄膜厚

圖一：用於金屬離子束蝕刻和MEMS零組件功

能層沈積的IonSys 500和IonSys 1600處理系統

圖二：離子束蝕刻製程後的微觀結構






技術前瞻 ◆ Trend

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圖三：用於工業薄膜厚度和頻率校正的

IonScan 800處理系統

圖四：IonScan工作原理

（文承第16頁）

圖三

圖四

度和頻率校正。離子束蝕刻製程在此被

用於實現材料的完整或選擇性磨蝕，以

降低表面粗糙度（圖四）。高效冷卻機

制是通過樣品背面的氦氣接觸提供的，

因此也可加工敏感的壓電晶圓。該系統

可配置為具有不同處理室的集群佈局，

以實現在不同製程。

Roth & Rau MicroSystems是一家全球

性經營的公司，通過應用等離子和離子

束加工為表面區域鍍膜、結構化和處理

提供先進的技術解決方案。該公司的處

理系統採用模組化組成，可確保容易適

應表面改性的不同方法。其處理系統主

要應用於半導體產業、高精密光學元件

和感測器製造。多年來，該公司已與世

界各地的大學和研究中心建立了牢固的

關係。CS/Taiwan

Roth & Rau MicroSystems GmbH

Gewerbering 3

09337 Hohenstein-Ernstthal

Germany

Tel: +49 3723 4988 0

Email: [email protected]

Web: www.microsystems.de

到2013年，LED照明將會成為照明市場的主流，約占40%的

市場份額（約115億美元）。

然而，從2014年開始，由於燈的平均價格持續下降，

市場增長率也在逐漸減小；並且預計2018年以後，LED照

明市場會開始萎縮。

IMS Research預計到2014年，LED燈的平均價格會降到

10美元以下，從而引起LED燈的銷量劇增；同時各國的禁

用白熾燈計劃也會進一步促進LED的銷售，比如美國2014

年開始禁用40W和60W的白熾燈，中國2014年開始禁用

60W以上的白熾燈，歐盟地區到2013年禁用40W和60W的

白熾燈。

為了取得LED照明市場的份額，生產商要在保證產品質

量的前提下，儘快地降低產品價格。這對於消費者來說是

非常重要的，尤其是市場上仍然可以買到價格便宜的白熾

燈和緊湊型熒光燈。對於美國市場來說，20世紀90年代早

期由於大批的劣質緊湊型熒光燈湧入市場，導致這種技術

最終進入通用市場變得很慢。這樣的經歷使消費者謹慎對

待任何新的照明技術，包括LED。因此LED公司既要保證產

品的高質量標準，又要降低價格，還要有持續的盈利能力

以適應快速發展的LED照明市場，這真是一場艱難的遊戲。

CS/Taiwan







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CS 精選 ◆ CS Features

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數十年來，矽技術的發展一直是國際電子元件會

議(International Electron Devices Meeting，IEDM)

的焦點，至今也仍然如此。但最近有關III-V族元

件技術突破的研究報告數量大幅增加，使得2011年的

IEDM會議則突破以往的紀錄。

化合物半導體的焦點包含III-V邏輯元件的技術

突破︰世界第一個用「由上而下(top-down)」製程

製作的III-V族三維金氧半場效電晶體(metal oxide

semiconductor field effect transistor，MOSFET)；可降低

IC能耗的量子井場效電晶體的設計；研究成果顯示使用

有機金屬化學氣相沉積法(Metal-Organic Chemical Vapor

Deposition，MOCVD)或分子束磊晶(Molecular Beam

Epitaxy，MBE)製作III-V矽電晶體的結果差異不大；另

一方面，氮化鎵(gallium nitride，GaN)的研究發展包括

在汲極周圍置入溝槽以阻斷漏電流，以及增加阻障層

(barrier layer)以提升二極體性能。

來自普渡大學與哈佛大學的研究團隊，宣稱他

們的合作研究，製造出世界第一個用「由上而下」

且與晶圓代工程序相容(foundry-compatible)的製程製

作的III-V族MOSFET。他們砷化銦鎵(Indium Gallium

Arsenide，InGaAs)電晶體構造，反映出22奈米節點矽

MOSFET今年將被複製到英特爾的生產線上。這兩種電

晶體的相似性使InGaAs MOSFET成為IC製造愈跨越14奈

米節點的關鍵技術。CMOS的Roadmap預測，到非常小

的尺度時矽需要被取代，而許多人認為III-V族可能作為

替代材料。

普渡哈佛的團隊絕不是第一個製作三維III-V族電

晶體的，很多其他的研究團隊曾經製作過這樣的結

2011年的IEDM會議中，

III-V族MOSFET進入了三維、

低能耗的量子井場效電晶體領域，

而GaN二極體和電晶體達到同時具備

高崩潰電壓及極小漏電流的境界。

Richard Stevenson報導。







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構，但之前的每一個研究都是利用「由下而上(bottom-

up)」的方式製作奈米線結構。

「產業對此研究有點興趣，但還沒有強烈的意

願」，普渡大學III-V族MOSFET研究的負責人Peide Ye

說。他指出由下而上的方式會使長出的奈米線呈現

任意排列。“這將讓你很難去把電晶體放到你要的位

置，更別說去連結它們形成電路。」

根據Ye的說法，矽產業對「由上而下」的製程更

有興趣。而這包含了微影、乾/濕式蝕刻，以及原子層

沉積(atomic layer deposition，ALD)技術，而這些正是

Ye的團隊製作MOSFET的方法。三維的電晶體的優勢，

在於利用介電質環繞通道來將所謂的「短通道效應」

降到最低。一般而言，電晶體的特徵尺寸降低時短通

道效應將加劇，因為微型化必定使製作閘極的介電質

變薄。

當矽產業達到了45奈米節點，二氧化鉿被用來取

代二氧化矽作為閘極材料，以緩和短通道效應。這些

現象在22奈米節點時變得更加嚴峻，因此晶片製造商

轉向三維電晶體發展，試圖克服此問題。這些三維的

元件用介電質將通道覆蓋藉以去控制電流。「使用III-V

族材料也是一樣的，因為元件的物理性質基本上還是

不變」，Ye說。他的學生，Jiangjiang Gu，花了兩年的

時間去摸索如何製造閘極環繞 (gate-all-around)III-V族

MOSFET，他聚焦於找出一種簡單，且可以適合現今晶

圓代工採用的流程來製造元件。

首先使用MBE在摻磷的磷化銦InP上長出厚度30奈

米的InGaAs層。然後植入矽離子創造出原極與汲極，再

用微影製程製作InGaAs奈米線通道(如圖一)。

接著在非等向濕式蝕刻製程中，用鹽酸去除InP，

包含在InGaAs下的InP。這只有在通道被排列在[010]方

向時才可行，因為此方向會產生底切(undercut)蝕刻。

然後使用ALD，其為一種超共形(super-conformal)製

程。將通道包覆於一層10奈米厚的Al2O3塗膜中，再覆

蓋上氮化鎢閘極。第二個微影步驟選擇性移除部分 WN

層，使源極與汲極部分區域可被接觸。

該研究製作出四種MOFET，分別是擁有1、4、9、

19條InGaAs奈米線通道的MOFET(如圖二)。多重奈米線

的使用不僅是為了讓研究人員研究MOFET的均勻性，

也增加了傳遞的電流量。

高的傳導係數(transconductance)與汲極電流使元件

可被用來製作高速邏輯電路。閘極長度50奈米的元件

之傳導係數為710μs/μm，顯示較小的元件尺寸並不

會降低電晶體的性能(如圖三)。「傳統的平面元件在閘

極長度150奈米以下將會失去控制」，Ye說。

汲極電流經由奈米線周長的一般化所計算出來，

以便與傳統平面元件作比較，實驗中最佳元件的高峰

值為1.17mA/mm，這是個非常高的電流，大於利用由

下而上製程製作的III-V元件。

閘極長度50奈米的元件之次臨界擺幅(subthreshold

swing)與汲極引致能障(drain-induced barrier)的降低量，

一般分別為150mV/dec以及210mV/V。這些值仍然太

高，Ye也承認還需要進一步的發展，「界面是相當困

難的，仍有許多工程問題須解決。次臨界斜率需要降

到65-70。」

圖一：三

維III-V族

MOSFET製

作程序：用

MOCVD將

InGaAs層沉積

於InP基材上；

矽離子植入產

生源極與汲極

區域；蝕刻製

造奈米橋梁通

道；用ALP將

介電質環繞通

道；閘極蝕

刻。

圖二： (a)

InGaAs奈米線

測試結構的掃

描電子顯微鏡

影像。(b)介電

質環繞InGaAs

奈米線的橫截

面穿透電子顯

微影像。(c)完

成的InGaAs環

繞式閘極電晶

體，有四條奈

米線通道。







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圖三：閘極環

繞電晶體為短

閘極長度條件

下的傳導係數

立下新的標

竿，展現其製

作高速邏輯電

路的潛力。

圖四：賓州

州立大學的

Suman Datta

團隊製作的多

閘極量子井場

效電晶體，此

電晶體可以在

非常低電壓下

操作。圖五：賓州州立大學的Suman Datta團隊製作的非傳統

MuQFET，在溫度4.2K條件下再配置操作。此電晶體的三種操

作模式為︰VSG=0V，穿隧式磊崩壞，故元件表現如傳統有控

制閘的MuQFET(短路模式)；VSG=-1V，分離閘極適度的耗空

一維的MuQFET，導致2.5mΩ的穿隧電阻，而控制閘極調節庫

倫島(coulomb island)來操作單電子電晶體(庫倫阻絕模式) ；

VSG=-2V，分離閘極嚴重的耗空MuQFET鰭狀區域，導致只有

背景漏電流(開啟模式)。

降低功率

另一個III-V族相較於矽的優點是，在邏輯電路中

降低功率密度的龐大潛力。III-V族有可能在較低的操作

電壓下運作。在晶片中當特徵尺寸縮小時，必須使用

低操作電壓去防止功率密度的突然上升。賓州州立大

學的Suman Datta研究團隊研究生Lu Liu指出，低功率晶

片顯然可應用於電池動力的電子產品中，比如筆記型

電腦、平板電腦、手機、相機等。它們也能防止晶片

過熱，避免導致元件過早失效。雖然安裝強力冷卻風

扇於CPU及繪圖晶片上也可解決散熱問題，但這會增加

能量的消耗。

利用僅需要極低操作電壓的元件去建立電路是一

個更吸引人的選擇，比如只需小於0.5V。這些元件需

要較高的開啟電流以及較高的開/關電流比值。而這

可透過將矽替換為載子遷移率較高的材料來完成，比

如NMOS中用InGaAs或PMOS中用鍺。為了抑制短通道

效應，需要多重閘極結構，比如普渡與哈佛大學團隊

所使用的。在Datta的團隊，此方向的努力發展出傳

統與非傳統的多重閘極量子井場效電晶體(Muti-gate

Quantum well FETs，MuQFETs)，具備厚度14奈米的

In0.7Ga0.3As量子井(如圖四)。

「我們認為傳統M u Q F E T可望超越1 4奈米

CMOS」，Liu說。他解釋在尺度極小下數個電子穿過

電晶體開始結合時，非傳統的MuQFET可扮演重要的角

色。「非傳統MuQFET利用量子點，可在庫倫震盪模式

(Coulumb oscillation mode)下進行數個甚至是單一電子

的計算。」

L i u和他的團隊已經建立鰭寬40奈米的傳統

MuQFET，以及閘極間距80奈米的非傳統MuQFET。

前者在汲極電壓0.5V下可傳遞超過100μA/μm的電

流，而後者在溫度4.2K時可在庫倫阻絕模式(Coulumb

blockade mode)下操作(如圖五)。隨著元件尺寸大小變

化，室溫時在庫倫阻絕模式下操作應該是可行的。







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賓大的研究員也已提出一種混合的邏輯結構，使

用成對的傳統與非傳統MuQFET，在電壓小於250mV

下操作。「目前的互補邏輯電路是不適合的」，Liu解

釋，「因為在庫倫阻絕模式下較低的電流操作性，以

及較低的開/關電流比值」。所以該團隊使用二元決

策圖邏輯建立邏輯電路，並利用負微分電阻(negative

differential resistance，NDR)建立靜態記憶體系統。

該團隊發現比起矽CMOS邏輯，可使最小能源降低

一半，對記憶體而言更可降低動態功率至1/75。

MOCVD vs MBE

若想將III-V族元件用在超越14奈米節點的IC中，

將需要符合現今的晶圓代工流程，製作於大面積矽基

材上。然而，因為基材和薄膜間的晶格係數差異很大

且極性基本上也不同，如何在矽基材上形成高品質的

III-V層是相當困難的。

為了達成此目標，許多研究團隊已經學會如何在

空白或圖案化的矽晶圓上長出III-V緩衝層。這些團隊大

多使用MBE，因為可以提供很好的製程控制。然而，此

沉積技術是直接式且非選擇性的，這使得在非極性，

且三維的元件上的製程整合困難，且階梯覆蓋率差。

MOCVD由於選擇性成長以及在三維結構上沉積的優

勢，更有希望作為在矽晶圓上製作III-V電晶體的沉積技

術。以往很少有其相關研究，但在IEDM 2011中，Intel

和IQE的合作研究報告，首次直接比較以MOCVD與MBE

沉積技術製作III-V矽電晶體的差異。他們的結論是，

MOCVD沉積的薄膜品質相當於MBE能沉積出最佳薄膜

的品質。而利用MOCVD製作的III-V矽電晶體，其通道

在室溫下的霍爾遷移率(Hall mobility)，和利用MBE在

InP上製作III-V矽電晶體之最佳狀態相當。

Intel和IQE的研究員著手比較MBE與MOCVD所沉積

的磷化銦(InP)薄膜的性能。使用氮化鈦(TiN)金屬閘極

與用ALD沉積的TaSiOx介電質的多頻電容電壓曲線，顯

示出MBE與MOCVD可生成有較低間隙密度的界面狀態

的InP薄膜。接著，此研究團隊利用高介電之介電質在

InP上製作In0.7Ga0.3As量子井場效電晶體。再一次，

MOCVD製作的元件與MBE製作的元件相當，兩種電晶

體的次臨界擺幅數值也相同，也產生相似的開啟電流

對關閉電流之函數圖形。

為了比較兩種沉積技術應用於矽基材上成長III-V

量子井場效電晶體的差異，研究人員選擇厚度75奈

米、方向(100)並有4度角切割的矽基材。根據研究，他

們置入了文獻從未有過的超薄緩衝層，厚度0.5μm的

GaAs，接著一層厚度0.7μm的InxAl1-xAs漸變層，以及

厚度0.1μm的In0.53Ga0.47As底阻障層。此漸變的三元

結構在回到最後銦濃度x=0.52之前，會在x=0.7下產生

過壓。這麼做確保緩衝層的完全釋放，且表示底阻障

層與厚度50nm的In0.53Ga0.47As量子井是晶格匹配的。

透過原子力顯微鏡(atomic force microscopy，AFM)

可看出，利用MOCVD成長的GaAs緩衝層稍微比用MBE

成長的來的平整。根據X-ray也可以看出，使用MOCVD

成長的材料品質也會更好。而用橫截面穿透電子顯微

(cross-sectional TEM)影像檢查矽與GaAs界面可以發現

MOCVD的另一個優點，缺陷被限制在界面上，而不會

散佈於薄膜中。

這些檢測技術也被用來評估整個磊晶結構的品

質。AFM結果顯示MBE的樣本稍微較MOCVD的樣本更平

整。而X-ray可看出兩者In0.53Ga0.47As底阻障層與量子

井是非常相似的。TEM的結果則指出，成長於InP上的

兩種製程樣本幾乎沒有缺陷，而成長於矽基材上的兩

種製程樣本則缺陷密度都在2×109cm2，其缺陷大小大

約在50nm到100nm之之間。霍爾效應量測值則顯示，

用MBE在矽基材上製作的III-V場效電晶體有很好的載子

遷移率，在溫度300K下載子遷移率為8,000cm2V-1s-1，

而在77K下載子遷移率約增加到超過22,000 cm2V-1s-1。

擁有更薄緩衝層的GaN場效電晶體

比利時微電子研究中心 ( I n t e r u n i v e r s i t y

Microelectronic Centre，IMEC)的Puneet Srivastava在論

文中討論另一種完全不同類型的III-V矽電晶體。GaN雙

異質結構場效電晶體，特徵是矽溝槽環繞汲極(Silicon

Trench Around the Drain, STAD)接觸區。此新穎元件的優

點是，儘管使用較薄的緩衝層，在溫度被提高時同時

擁有2kV的崩潰電壓與高性能表現。







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圖六：IMEC研究員開發的GaN雙異質場效電晶體，特徵是閘極

被矽溝槽環繞。此特徵可改善緩衝層漏電流約三個數量級。

圖七：松下電

器工程師開發

的天然超接面

二極體元件，

包含了一層p

型GaN阻障控

制層，可抑制

漏電流。

（文轉第34頁）

傳統的GaN矽高電子移動率電晶體(High Electron

Mobility Transistor，HEMT)，高的崩潰電壓源自於厚

的緩衝層-基本上厚度7μm的緩衝層可產生2kV的阻斷

電壓。如果緩衝層更薄，電晶體將因為界面傳導電流

穿過AlGaN與矽的界面而失效。厚的緩衝層可避免此現

象，但厚的緩衝層也有其問題，比如磊晶片中的應力

可能引起晶圓的彎曲甚至是裂痕。而先前，IMEC的研

究員成功利用去除源極與汲極之間小區域的矽基材，

只用厚度2μm的緩衝層就達成高崩潰電壓。

「有這樣的技術，我們可以達到超過2kV的高崩

潰電壓」，Srivastava說。「但此元件面臨自發熱的問

題，因為沒有矽基材在閘極下面，而這裡正是發熱的

所在。用STAD的方法，因矽基材仍然在閘極下，所以

可提升熱性能。」

這些嶄新的場效電晶體被製作在(111)方向的矽基

材上，因為比起(100)方向的矽基材，(111)方向的矽基

材與AlN的晶格係數差異較小。在磊晶堆疊形成後，形

成一厚度3nm的Al0.45Ga0.55N阻障層，一厚度150nm

的GaN通道，以及一厚度2nm的Al0.18Ga0.82N緩衝層，

基材則變薄為125μm。再利用反應性離子蝕刻，在汲

極接觸區周圍製作溝槽。

為了評估這些電晶體的效能，此團隊也製作不具

備STAD的控制元件，這些元件的崩潰電壓於650V達到

飽和。相比之下，STAD場效電晶體的崩潰電壓隨著閘

極與汲極的間距增加，當間距20μm時崩潰電壓超過

2kV。其傳輸特性(IDS-VGS)顯示，製作溝槽於汲極接

面周圍後臨界電壓不會改變，這代表二維電子氣(two-

dimensional electron gas，2DEG)通道沒有被破壞。此

團隊亦藉由測量溫度100℃下緩衝層的漏電流，來評估

STAD場效電晶體的高溫性能。結果發現比起電壓控制

在500V下，漏電流小了數個等級。

阻障層抑制漏電流

松下電器發展了一種新的GaN結構，具有低的逆偏

漏電流、快速的回復時間以及600V的崩潰電壓。這二

極體可被用於電源電路，包含油電混合動力車裡所用

的電路。

在這類應用中如電源開關市場，現有的矽元件

將與SiC及GaN元件競爭。這兩種寬能隙二極體的主要

差異在於，GaN元件是側向形式而SiC元件是垂直形式

的。根據松下電器的研究，因為側向的形式在本質上

有著較低的電容量，遠較垂直形式更為優越。

「我們相信電容量取決於頂部電極的面積」，松

下電器的Tetsuzo Ueda說。「透過盡量減少頂部兩電

極的面積，我們能降低側向形式的總電容量」。我們

正著手將電極附加到2DEG上，相信能充分的降低該面

積。

松下電器的新穎二極體，其矽基材上具有三接面







26　COMPOUND SEMICONDUCOR TAIWAN June 2012


洞悉太陽能市場的未來成長，從大學研究實驗室專案和技術所開發的大規模

太陽能生產線去提高電池效率，這一切在最近由倫敦物理學會所主辦的先進太陽能

會議中成為焦點。Zoe Barber的報導。

太陽能產業的黃金年代

儘管太陽能發電投資者處於動盪的時期，於為期一

天的先進太陽能聚會所出現的畫面是令人期待，

樂觀的產業，而許多技術的進行走在預測之前。

雖然持續有提昇效率和降低成本的壓力下，值得注意

的是，在這些方面還有很大的潛力可發揮：除了進一

步起因於量產提升之經濟規模以外，還有許多令人鼓

舞的未來技術可能性以及許多參數調整。

除了PV對其他能源市場和相對狀況的討論外，還

有技術成果的報告，以及對於真正顯著進展之潛力所

引起極大迴響的風向球。與會代表們還了解到特徵方

法的要求，並在不同的裝置性能當中去作出真確的比

較。

這次會議由來自新南威爾斯大學而享譽國際的

Martin Green以演講來拉開序幕。Green以情境方式來回

顧當前之市場趨勢，總結出PV 技術的開發已獲致之成

果，以及我們可以期待的走向。

在過去十年當中，處於日益增長之低碳技術市場

的PV已經從虛渺邁進到成為一個重要的貢獻者。Green

說明到風力發電已穩固地成長中，而PV正在迎頭趕

上，並可能會在未來十年內將其超越。在澳大利亞，

有稅賦的補助下，推動了以國內為基礎之PV組件採

用。這些通常是3kWp的系統，提供屋主他們所需用電

量約一半左右。在雪梨約8%的家庭裝設有這樣的設

施。

格林指出，大型太陽能電池陣列也正遍佈於全

球，在美國和德國有著相對較高的使用比率。這樣與

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大多傳統方法發電的競爭將指日可待。各國對採用太

陽能的目標大相逕庭，已知的多變氣候下，而到2020

年前就歐洲的整體比例來說有12％由太陽能所貢獻。

在英國，於這10年期間的結束之前達成建置2GW的目

標。

製作PV所需的成本持續下降。格林說道，自從

1970年代末一直有相當一致之20％學習比率－換句話

說，在產量加倍下，因此致使約20％的成本下降。這

一趨勢預期將繼續下去。生產成本的降低使得太陽發

電非常接近目前在世界上某些地區的用電均價，但在

這樣發電技術到達大宗價格之前仍然有一段路要走。

一個正確評估由PV太陽能供電的價值必須是，不僅只

於考慮發電成本，而且顧及電力的需求週期：關於這

一點，格林利用圖表來說明德國的日常用電需求，還

有從不同的技術面向之潛在貢獻。而在此看出太陽能

發電可以攤平在一天當中的尖峰需求─這已經開始有

重要的影響性。

在日本，已有相當的投資在利用核能輸出之水力

儲電技術，這將勢在必行。類似的方法可運用在使用

PV太陽發電的供電網絡，均攤每日PV太陽發電的輸電

週期。

格林亦討論了PV太陽發電技術，藉由提出處於第

一代矽晶圓電池和第二代根據薄膜技術的對手之間的

競爭去闡述自己的見解。他認為凡是以經濟思維而忽

視矽晶裝置的人已忘記了製造成本降低之極大潛力－

迄今，多數一直在亞洲的這些發展可能已經錯過了。

格林解釋了在市場上的競爭加劇促使晶圓製造商

去開發出依據「準單結晶」(quasi-monocrystalline) 矽錠

之新型又更便宜的產品，所製作的尺寸愈趨大型化。

大小尺寸增加的衍生好處是有能力生產較高比例之高

品質，在矽錠中心之方向性晶粒成長，使用結合有方

向固態化之置於中間的種晶。這裡還有進一步發展的

餘地，再加上強烈驅使的完成動機，這是因為矽晶圓

的成本是電池總成本的一半左右。

為了突顯出PV矽太陽能產業所創造的巨大進展，

格林展示出於1974年因為矽p-n接面的「black cell」的

出現在可達成的效益和減少成本的程度上，最新提升

方式已從精煉到鈍化，後接觸電極，以及與表面粗糙

化紋理有相關的開發。在短期內，削減成本的最大機

會之一是要找到替代銀作用的材料。

在當天會期上光線補集技術被數度提及－格林的

談話中解釋說，優化後電極散射 (rear-surface scattering)

所能增加一個電池的光學厚度為其幾何厚度的40或50

倍左右。無需採用任何新的技術而可達成25％的效

率。

格林還述說了一些有關於製作薄膜技術的優

勢：減少材料的使用，具有整合組件製造之大型

製造能力，並改善美觀和耐用性。就他的論述，硫

(chalcogenides) －還有進一步之未來，染料敏化和有

機電池－提供了極大的潛力，還有軟性可撓裝置的能

力。他展示給與會代表們效率vs.單位面積成本的圖

示，顯露出薄膜技術之成本降低，效率下降些來補

償。然而，仍言之過早。

就格林看來，有許多可以用來作成第三代電池的

不同技術，他認為目前還不明朗之中哪個是領頭羊。

他指出，這一個勝出者是可以適用整個太陽光譜而有

著不同帶隙的疊層電池－3疊層電池預估有49％的效

能，6 疊層電池的效能推升到58％。格林團隊所作的

努力包括，研究疊層矽基的技術，利用直徑僅為2-5 nm

的矽點之量子限制去操控帶隙。團隊的另一個目標是

針對疊層接面成長進行矽上鍺基板的磊晶優化。他們

也致力於熱載子電池的開發工作上，其中在隙帶邊緣

的較慢熱弛 (thermal relaxation) 受到晶格再次使用量子

點的聲子特性之操控而被控制。

薄化矽層厚度以削減成本

代表Oxford儀器的Cigang Xu談到減少裝置中的矽

CdTe染料敏化

太陽能電池製

造商Abound

Solar公司獲

得了在義大

利加爾達於

Polpenazze的

1.5兆瓦建構

合約

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用量趨勢，藉由單純地削薄100-150微米的晶圓厚度，

而同時保持其熱和紫外線穩定性和鈍化特性。他描述

了在歐洲資助的專案中，專注於開發使用電漿增強

CVD（對產業規模提供了清晰路線的技術）於電池背

側之氧化鋁沉積所取得的進展。該製程在有精確成膜

的控制有巨大潛力：前驅物供應（三甲基鋁trimethlyl

aluminium和氮氧化物），RF功率，壓力，流量，溫度

和所有能夠最佳化的可用參數，同時監測電漿條件。

根據Xu 的表示，最終還是要找到介於成膜速率，前驅

物使用法，均勻度，薄膜特性之間的合適平衡。

Abound Solar公司的 KurtBarth講述科羅拉多州立

大學薄膜裝置研究專案的生產線移轉。其成果是一個

目前正以商業規模進行製造的完整穩定CdTe PV太陽

能組件。第一代的機台建置於2009年，僅19個月之

後的第一個組件於生產線完成。巴特透露，在各個發

展階段的製造能力一直是關鍵驅動力。他說該綜合結

果的產品是可靠的，利用具有邊緣密封包覆內部乾燥

器 (dessicators) 的獨特封裝 (Encapsulation) 設計。這

產生令人印象深刻的長期性能，經測試後顯露出裝置

在85°C和85%溼度下能保有良好之高性能，以及超過

1000小時所需的認證。

在Abound公司自動化電池製造從開始到完成需要

大約兩個半小時。在根據熱昇華沉積CdTe類膜的專有

方法之前，玻璃被載入並且在基板上雷射槽刻。接著

金屬濺鍍以添回到接觸電極，最後封裝電池。

據Barth表示，於2012秋季前Abound將每月產製

70,000個組件。產量良率已經超過80％且總面積效率

高達10％ - 進一步則預期經由厚度和製程的微調來達

到改善。以科羅拉多州大學研究為基礎的CdTe設備也

有計劃來提升其製造能力。第二條65 MW容量生產線

的建置正在進行中，且到2012年前第三條的計劃應該

為170 MW。有10條線的新工廠也正祕密進行中，且巴

特說，這應該使得Abound公司在2014年前擴大其製造

能力到1500 MW。

另一位演說者Stuart Irvine談論到針對降低成本和

提高產能的商業驅動力，他是Optic Technium太陽能研

究和格林杜爾大學學術中心主任。據歐文表示，儘管

薄膜技術實際上在此階段和矽相比下只提供了些許的

成本降低，但它具有很大的潛力變得更為便宜。這是

因為薄膜技術是相對較新的，所以它現在只有越來越

成熟，有大批量製造導致經濟規模。歐文認為，在這

些PV太陽能競爭對手之間仍然是伯仲之爭，他預測薄

膜技術將在2013年前將佔有約四分之一的光伏市場。

歐文還繼續點出一些薄膜PV太陽能材料的挑戰：

提高轉換效率，減少半導體材料的成本和使用量；發展

便宜，低耗能的處理方法，還有高產能。他還指出，有

耐用性和產品壽命的問題。削減成本的一個選擇是使用

超薄膜。然而，經過英國PV SUPERGEN財團已製作的成

本分析模型則說明，總生產成本的相對較小材料部分現

在沒有證實這個轉變。這種情況可能會改變，但是，鑑

於未來材料價格的不確定性 - 碲價格是關鍵。

由Irvine所討論的另一個主題是在200-450°C成膜

溫度用大氣壓力MOCVD於玻璃上沉積CdS。這涉及到添

加鋅物質以增加穿透性。Irvine和他的同事們也就不同

的薄膜厚度觀察裝置的效率並試圖去測定在多少厚度

之下的薄膜其特性同時得以保持住。歐文解釋說，這

不是單純地必然去考慮到吸附的問題–還有在整個只

是數個微米的電池中去注意到其他效應。為了完整研

究這個主題，團隊已經轉向微光束 (micro-light beam)

的感應電流對準，這種技術可以嚴謹地說明相關的均

勻性和pin-hole的問題，還有突顯出不同波長時的差

異效果。Irvine對於團隊目前工作的總結包括，藉由

散射強化光線捕集吸附，背面反射鏡的優化以及添加

超吸附材料以取代碲化鎘 (CdTe)。這裡黃鐵礦正在試

驗：名為FeS2的化合物，其化學當量是出了名的難以控

制。今後的工作也將放在結合有機物和無機物的混搭

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安裝在漢堡王

快餐店的碲化

鎘類PV太陽能

電池系統







(hybrid) 裝置以延伸波長的範圍。

奈米結構矽

夏普在太陽能產業是長期著墨的重量級公司。

Matthias Kauer代表該公司提供了研究太陽能產業的概

述，這是夏普的關鍵技術並且從1959年以來已貢獻於

成長中的產品銷售部分。

就Kauer表示，在歐洲使用矽晶和薄膜技術之太陽

能電池產品及光伏銷售極其重要的。夏普著重自給自

足的觀點，幸好有像是在英國Wrexham夏普工廠的製造

廠，能在每年供輸500兆瓦的結晶矽類PV光伏電池讓這

樣的信願得以生存下去。在歐洲未來的產業規劃被運

籌中，諸如在意大利建構矽薄膜電池製造工廠。在日

本酒井，薄膜太陽能電池製造正持續中，與那裡有規

模經濟的主要LCD工廠有地利之便，並共同使用玻璃基

材的供應。

展望未來，Kauer表示成本降低率顯示出太陽能技

術應在約5到10年達到用電均價。他相信一旦這天到

來，太陽能發電將擴大到新市場，如電動汽車和「城

鎮」發電。

夏普的R＆D肇始於英國牛津，擁有著一系列範圍

的領域和產品。研究活動包括新型奈米結構薄膜矽太

陽能電池之概念驗證的開發。這開發特色具有非常高

寬比 (aspect ratio) 光捕集「moth-eye」表面作為後續

薄膜成長的基板 - 特別是有0.5微米寬距的1.5微米柱管

(pillar)。

夏普所續行的另一個主題是晶格匹配III-V材料層

疊類的多街面太陽能電池。目前這些都是用分子束磊

晶 (MBE) 所製作的。 Kauer指出還有一個需要放入層疊

中 ' 不存在 ' 約1eV帶隙的材料：Ge/X/GaAs/GaInP。他

表示這解決方案X可能是InGaAsN (氮砷化銦鎵)。

來自於英國牛津大學的Sam Stranks，述說太陽能複

合材料「blend」的開發。這是依據單壁碳奈米管，通

常是1微米長，直徑為1奈米包覆在聚合物P3HT的單層

並分散於陣列中。Stranks坦承目前的效率仍低，但他指

出，可能造成耐久電荷分離的該blend有很多最佳化的

可能性。潛在的手法包括奈米管的密度，間距，尺寸

和方向性。他透露，他和他的同事們將運用時變光致

發光(photoluminescence) 研究去定義結構。

與會代表們還聽取了英國拉夫堡 (Loughborough) 大

學所揭露有關於成本和效率增益之製作研究的努力，

包括藉由雷射移除 (Laser ablation) 埋層接觸槽形之

優化（太陽能聚光裝置）。經由調整雷射功率，平台

速度，能量，脈衝頻率和持續時間得以達成。結構化

係藉由一種快速，大面積的同調關係干涉 (coherence

correlation interferometry) 方法來完成。

快速，廉價的in-line方式表面散射研究之要求，

由在Palaiseau Minces 的物理暨介面實驗室的工作來說

明。他們使用的是用以監測表面粗糙最佳化之穆勒旋

光法 (Mueller polarimetry) 來控制裝置中的光線管理。

最後，來自英國拉夫堡大學的Ralph Gottschalg就為

能做真實的比較以測試電池和組件的問題上提出有趣

和極富訊息性的談話並獲得可靠的數據。在當天早些

時候的與會代表已經意識到需要穩定的測試方法和有

效的對照組。Gottschalg娓娓道出，敬告與會代表這是

一個地雷區的情況！雖然研究人員可以假設藉由將兩

種電池彼此進行測試得到一個真實的比較，但這不能

反映所有各種原因的實況 - 包括地面反射，風速，還

有鴿子！鑑於所有這些問題，似乎最好的辦法是返回

到「實驗室條件」。但Gottschalg警告使用這種方法有

許多缺點。

最大的問題是在於實驗室無法複製在現場的條

件。在一系列高品質的歐洲實驗室所執行的聯名結果

得到出乎意料的差異化結果（+ / - 3％），與變化的光

幅照差 (irradiance) 不呼應。目前試圖制定國際標準的

內容－需要標準的條件，組件行為的標準化數據，認

同的能源效率模型化和標準化報告方法 – 現場引起多

數的微笑回應。

如果所有資訊不足以在這為期一天的聚會中帶

到，還有活潑多樣的海報展示可供了解。專題演說帶

出太陽能電池和裝置的製造，架構，定義以及模組

化，還有一些新的應用。下次會議預定於2012年秋

初，屆時我們可以預期取得重大進展，並有進一步令

人振奮的開發。CS/Taiwan

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MicroGaN公司將3D技術引入氮化物電晶體MicroGaN發佈了一款基於矽基板GaN的600V耐壓功率元件，預計2012年功率電子產品採購商

將能夠以矽(Si)基器件價格獲得與 SiC基元件性能相當的高性能電晶體和二極體。

文／Richard Stevenson

隨著對產品效能的重視越來越高，人們不再需要去

電子產品的客戶手冊上搜尋功耗值，現在這些參

數將會在銷售時明確標示，甚至對於潛在客戶

來說這是一個重要的考核要素。人們對於電子產品強

烈興趣的背後是價值數十億美元的電子市場的銷售增

長。以數十家公司為主體的矽元件主導了這一市場，

MicroGaN公司

在矽基GaN磊

晶片上製作的

晶粒







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他們提供各種各樣的電子元件產品，包括個人電腦上

的開關模式電源，太陽能逆變器，混合動力汽車上的

電力電子元件。然而，這些擁有數百萬美元銷售額的

晶片製造商們正面臨著來自寬帶狀能隙半導體更為激

烈的競爭。

這些競爭者們主要是一些碳化矽（SiC）元件廠

商，包括CREE、Infineon、SemiSouth等。從能效上來

說，他們的產品性能遠超於矽元件，但是價格卻是主

要障礙，制約了消費群體的購買。例如一款CREE採用

SiC材料的1200V耐壓功率MOSFET，市價在90美金左

右。

幸運的是，我們還有一種更為有前景的材料可以

選擇：矽基氮化鎵元件。「我們可以能夠以矽基元件

的價格實現SiC基元件的性能，」MicroGaN公司的業務

發展經理Ertugˇrul Sönmez說道。作為德國烏爾姆大學

的子公司同時也是一家新創立的企業，MicroGaN公司

致力於矽基氮化鎵元件的研究。他還表示氮化鎵(GaN)

和矽(Si)的結合，形成高集成度的電子元件具有極大潛

力。因為在單晶片上可以容納多種功率元件，諸如功

率二極體及開關等。

群體優勢

MicroGaN公司一直致力於開發600V耐壓二極體及

電晶體。在功率電子元件方面，MicroGaN公司不乏同

業競爭者。International Rectifier在組裝一款30V/12A模

組，EPC公司銷售產品有從40V到200V的電晶體元件。

一些散佈在全球的其他公司也在開發相關產品。

這些競爭，尤其是對於來自業界資深企業的競

爭壓力，對於初創的中小企業來說是一個重大挑戰。

Sönmez對於這種競爭壓力給出了自己的理解，他說：

「如果你在研究一種新的材料體系，這種體系必須要

獲得應用工程師們的認可。這必須是一個高效，知名

以及可信的材料體系。競爭壓力將會極大地促進這種

可信度。」他也希望所有從事矽基氮化鎵功率元件行

業的廠商們共同努力來打造一個好的平臺，他相信這

些公司都將在市場中佔有一席之地。

在眾多從事矽基氮化鎵元件的公司中，MicroGaN

公司是唯一一家利用3D晶片架構來實現600V耐壓功

率元件的。這項技術在降低成本和提高性能方面都會

有所貢獻。烏爾姆大學成功的將這種表面態電晶體的

3D技術實現了產業應用。這是一種簡單但強勁的技術

手段，其優勢在於不需要摻雜或者注入製程。由於材

料中內建電場的存在，在矽基板上磊晶生長的GaN /

AlGaN材料體系能夠形成二維電子氣；沈積數十微米的

由烏爾姆大

學子公司

MicroGaN生產

的晶粒局部

圖一：採用一

種3D技術，

MicroGaN公司

能夠製作多種

集成二極體和

電晶體，具有

更低的成本同

時降低了寄生

效應。







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圖二：GaN

LEMT和矽基肖

特基二極體相

結合使得這種

超低壓特性的

二極體具有高

壓特性

金屬歐姆接觸層形成了另外一種元件形態。典型的歐

姆接觸金屬厚度僅需要100mm左右就可以形成足夠低

的電阻。實際的做法是開發了一種折疊拓撲結構，將

多層結構並列起來。（如圖一）。

儘管這種元件也可以通過平面技術實現，但3D技

術使得晶片結構更加優化。「這是大尺寸功率積體電

路的唯一解決方案，」Sönmez表示，他同時指出3D晶

片結構降低了元件尺寸，不僅帶來明顯的成本效益也

使得導通電阻大大降低。

通過上述將金屬接觸帶寬擴展到100mm，導通電

阻降低到170 mΩ。在磊晶材料質量方面的進一步提升

會更大程度降低這一參數值。

MicroGaN公司的ö品一大優勢是它有一個公用平

臺。通過改變接觸結構以及GaN和Si兩方面結構，可以

實現二極體和常開常關的電晶體（參見文後附的「一

種標準製作製程平臺」）。

強大的矽基GaN背景

作為共同創始人，Mike Kunze和Ingo Daumiller在

他們的博士研究開始階段就創立了這家公司，他們始

終致力於矽基GaN的研究，包括了III-V材料生長等。

MicroGaN公司的3D晶片結構就是基於這樣一個核心平

臺內部來完成的。

這家公司的創始資金以及初期運轉資本均來源於

德國投資銀行KfW（復興信貸銀行），在2005年底第

一輪私募融資包括MAZ一級有限公司和Technostart投資

公司提供了額外的資金提供了額外的資金。2009年烏

爾姆大學出讓股份獲得了KfW和Technostart投資公司的

資本注入。公司的創始地是由烏爾姆大學提供，作為

本公司的強大支援力量的烏爾姆大學在垂直腔面發射

雷射器（VCSEL）製造商Ulm Photonics的公司成長中也

曾經扮演重要角色。

MicroGaN公司最初的辦公地點由烏爾姆大學提

夠，公司雇員可以進入1000m2設施完善的淨化間。隨

著公司的成長，公司需要屬於自己的空間。在2009年

公司搬到了大樓的地下室，並組建了屬於自己的淨化

室。「我們僅僅是共用中央供應系統，如氣體系統和

純水系統等，」Sönmez解釋道。

對於MicroGaN公司來說更多的里程碑事件包括

2007年1000V耐壓功率元件的試產及接下來一年中

3D元件知識產權的建立。「2009年我們建立了6英寸

產線，2010年我們的交換器產品雛形推向客戶，」







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一種標準製作平臺MicroGaN公司有一個標準化平臺來製作3D結構的元件，這

種元件具有600V耐壓，且在這一耐壓下實現了常開狀態和常關

狀態的電晶體。

常開狀態電晶體採用最簡單結構，即一個具有源極、柵

極、漏極的GaN基HEMT元件。這類元件一直不是市場的主流產

品，由於考慮安全性等因素在大多數應用場合還是需要常關狀

態的電晶體。

這種常關狀態的結構相對複雜一點，是由一個GaN基HEMT

元件和一個矽基肖特基勢壘二極體構成。Ertugrul Sönmez說，

矽基低壓二極體特性，在低壓下的極好性能表現，被轉換到高

壓下得以實現。

這就類似於常關狀態電晶體，需要由一個GaN基HEMT元件

和一個場效電晶體(MOSFET)配對組成。一個明顯的優勢是不再

需要續流二極體，選用的場效電晶體必須具有良好的質量以及

低壓勢壘二極體的特性。

矽基場效電晶體由於高級別的儲存特性在高電壓下性能

極差。但是在低電壓下根本不存在這樣的問題，這簡直難以置

信。因此，如同二極體一樣，這種製作平臺具備了被轉換到高

壓工作的矽基元件的優勢。

這不是這個製作平臺的唯一優勢，Sönmez表示，如果要實

現AlGaN/GaN材料體系的常關模式，必須要破壞柵極的二維電

子氣體。成功的廻避這一問題，MicroGaN公司製作的高性能元

件，在導通電阻這一關鍵參數上具備優勢，尤其隨著元件尺寸

增加顯得更為重要。

Sönmez說道：「2011年我們將量產自

主特色的產品。」

風險分擔

儘管在氮化物薄膜異質磊晶沈積

方面有強大的專業技術背景，MicroGaN

公司還是決定將磊晶生長外包出去。

Sönmez說：「你不能同時做好每一件

事情，所以我們決定和我們的合作夥伴

在磊晶方面一起密切合作共同發展。」

近年來 MicroGaN公司主要的策略

變化是由射頻(RF)元件轉向功率元件。

Sönmez表示這種策略轉變的背後原因

主要是由於GaN的電場優勢有所發揮，

而此前一度認為GaN不適合做功率元

件。他說：「自從磊晶上高壓技術首次

取得突破，我們就從射頻技術轉向了高

壓技術。」

如今市場的主流還是以4英寸產品

為主。「我們同時也在密切關注6英寸

的發展，但是對於600V耐壓功率產品

來說臨界電場強度和均勻性都是有很高

的要求的，」Sönmez解釋道。元件開

發工作幾近完成，不久MicroGaN公司將

會推出產品，將會以在線測試及面向主

導客戶同時進行。

德國的廠商們也在紛紛猜測這種

二極體和交換器原型元件的性能。這種

600V耐壓肖特基勢壘二極體，號稱最

優異性能，可以在0.3V下開啟，1.2V下

達到4A輸出。這相對於SiC0.9V的開啟

電壓有明顯改善，主要是由於矽基GaN

上直流損失會更小。

同時該公司這款常關開關的導通

電阻為320 mΩ，柵源電壓為0V，漏源

電壓600V下漏電流為1mA。固定漏源

電壓0.7V下，漏電流達到2A時，柵源







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（文承第25頁）

電壓僅為3V。

對於商業化產品來說過高的製造成本使得僅有高

性能也是無法獲利的。Sönmez表示對於這款產品來

說不存在這樣的問題。他宣稱這種矽基GaN常關開關

元件的成本要比複雜的矽製程低。他說：「我們的製

程複雜程度也是比較低的—低於複雜的矽製程，例如

CoolMOS。遠低於SiC製程，SiC製程需要做溝渠(trench)

或者其他工序以實現常關功能。」

他也承認目前磊晶方面的成本要高於矽(Si)磊晶，

但如果電阻值能有10倍降低的話那麼這一點也會被抵

消掉。他說：「最終的結構成本競爭將會以達到矽(Si)

製程成本為最終目標。」

MicroGaN公司產品的初期應用會在替代矽(Si)基

和SiC基元件上。在這一應用領域，電路不需要重新設

計，僅僅需要替換掉那些SiC的續流二極體和boost 二極

體元件。這些元件用於功率因數校準單元中boost位置

以及太陽能和電機驅動器中控制電流的H橋電路。

在功率電子領域的進一步應用就需要對現有的H

橋電路重新設計，現有H橋電路包括了四個矽基絕緣

柵雙極電晶體(IGBT)和一些額外的續流二極體。首先

MicroGaN公司的電晶體取代矽基絕緣柵雙極電晶體

(IGBT)，不需要額外的二極體。但延續下去進一步的設

計將會更加理性化。Sönmez說：“我們將看到完全集

成化的在單晶片上實現的功率轉換技術，同時，現有

的這種3D的技術的優勢也將顯現。”

未來的幾個月中MicroGaN公司將會做一些試樣的

技術準備，為選定的計劃在2012第一季度中初次試用

的客戶提供試樣。一旦建立起製造的合作夥伴關係，

將會很快導入量產。

「我們已經從初始階段發展到可實現產業化。」

Sönmez表示。不僅僅是外延代工，整個產品製程都將

實現轉移，MicroGaN公司正朝著這個方向努力。他還

說：「我們將首先實現具備成熟製程條件的600V耐

壓元件的4英寸產線產業化。同時也會追蹤6英寸的發

展，一旦良率、均勻性、漏電等電性能滿足要求我們

將升級到6英寸。」如果MicroGaN公司能夠實現這一平

穩過渡，那麼在功率器件市場上將會大放異彩。CS/

Taiwan

的AlGaN和GaN(如圖七)。當元件在反向偏壓下，因為

頂部與底部表面上固定極化感應電荷的平衡，未摻雜

的多接面表現良好絕緣特性。松下電器將此結構稱為

「天然超接面」，利用Ni/Au正極及Ti/Al負極與接面的

側壁接觸，來達到低的操作電壓與接觸電阻，而不需

要精確的摻雜控制。

這種特殊的結構會有高的漏電流，因此無法在高

電壓下操作。但松下電器的工程師最近藉由增加一層p

型GaN阻隔層去克服此問題。模擬結果顯示因為此阻隔

層，p型GaN，產生的耗空區使穿隧長度增加，從而抑

制穿隧電流和逆偏漏電流。

華盛頓IEDM會議中松下電器的報告，詳細描述此

元件的結構由MOCVD方式製造。比較此元件與已商業

化的SiC二極體，GaN多接面二極體有明顯較低的電容

量，在1.5V下產生18A的電流且產生600V的阻斷電壓。

利用松下電器的二極體，以及GaN基礎的閘極注入電晶

體(gate injection transistor，GIT)，他們製造出一個升壓

轉換器電路，其具備100mΩ的導通電阻及600V的崩潰

電壓。在100kHz下操作時，轉換器的效率超過98%。

其性能超越結合SiC蕭特基位障二極體，與可驅動GaN

基礎GIT的矽飛輪二極體(Free-Wheeling Diode)元件。

松下電器開始著手去開拓此二極體之商業價值，

其電路等級的效率超過SiC的二極體，因此未來可能可

以減少零件的數量。

在2011年IEDM會議中，松下電器的新穎GaN元

件、IMEC的報告、以及其他團隊對於III-V電晶體的研

究，皆突顯了III-V化合物可能超越以往矽所達不到的境

界。可以肯定的是，2012年IEDM會議中他們在這個主

題上將有更多研究成果與發表。CS/Taiwan







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在氮化物太陽能電池中廢止不想要的內建電場生長在a-平面藍寶石使得氮化物太陽能電池運送破記錄的短路電流密度

常規氮化物太陽能電池受到與內建電場方向相反的

壓電電場的抑制並且阻礙了載流子從有源區排

出。但是根據來自日本Meijo大學和Nagoya大學的

一個研究小組的研究成果來看，通過在非極性的a-平面

上製作氮化物太陽能元件來去除這些壓電電場從而增

加效率是有可能的。

寬能帶間隙非極性元件具有擴展廣闊的光譜範圍

的潛力，並且最終能傳送更高的效率——這個研究小

組最新的a-平面氮化物太陽能電池僅僅將太陽發射光能

的1.6%轉化為電能，而與之相比的是c-平面變種的轉換

效率是2.9%。但是非平面器件通過在晶體質量上進行

改進其轉換效率會更高，它很可能會用純GaN代替r-平

面藍寶石作為基板材料。

非極性的氮化物天陽能電池是通過將一個r-平面

藍寶石基板置於一個MOCVD反應器中，在條件為一個

大氣壓、1100℃的氫氣氣氛中使用熱清洗的方法將其

表面進行清洗，然後沉積一系列的氮化物薄膜：首先

是一層厚度為150nm的AIN薄膜，然後是一層厚度為

500nm的Al0.5Ga0.5N薄膜，以及一層厚度為1.2μm的

非摻雜GaN，然後是一層N型摻雜的厚度為2.5μm的GaN

作為超級晶格有源區，然後是一層厚度為100nm的P型

摻雜GaN頂層薄膜。有源區確保了30個周期的厚度為

3nm的Ga0.85In0.15N薄膜以及厚度為1nm的GaN薄膜。

通過反應離子蝕刻製程在基板上定義平頂區域，

而電子束蒸鍍製程在元件上加入了N型和P型的接觸電

極，其尺寸為長350μm、寬350μm。

在400nm的條件下其外部量子效率的峰值為62%。

這對應了一個假設

Ni/Au電極的透射率

為67%時內部量子效

率為94%的結果。此

太陽能電池的開路電

壓、短路電流密度以

及填充因數分別為

0.9V、4.8 mA/cm2、

以及57%。

研究小組宣稱它

們研究出的太陽能器

件為氮化物太陽能電

池的短路電流密度設

定了一個新的基準。

這一破記錄的電流參

數是通過阻止吸收邊緣的較長波長的光波或者減小內

建電場來實現的。

開路電壓比InGaN材料有源層的能帶寬度所期望帶

來的要低一些。研究小組成員Hiroshi Amano說這是由

於與缺陷相關的漏電通道或者較低的軌道電阻所引起

的。此非極性元件具有非常高級別的缺陷：線位元錯

的密度和堆積缺陷分別為1 x 1010cm-2和1 x 105cm-1。

研究小組計劃通過在一個高質量的a-平面GaN基板材料

上製造的元件來解決這個問題，這會改善材料的質量

並且提高太陽能電池的性能。CS/Taiwan

T. Nakao et. al. Appl. Phys Express 4 101001 (2011)







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在矽材料上直接集成III-V族雷射與展示脈衝雷射器這一先前的研究工作相比，法國IES研究團隊已經在雷射器中集成了一個

既可以作為蝕刻停止層又可以作為歐姆接觸層的具有雙功能薄膜層。

來自法國Montpel l ie r和

CNRS大學的研究者們已

經發現一種在矽基板上

直接進行磊晶集成的III-V主族材料半導體雷射二極體的

方法。

由IES（Institut d'Electronique du Sud）的nanoMIR團

隊製造的鐳射二極體可在30℃以上的溫度下輸出連續

的光波。它的輸出雷射波長為2μm、功率為幾個mW。

IES宣稱這項研究工作代表在矽材料平臺上直接集

成III-V族半導體材料和元件（包括電晶體、半導體雷射

器、LED、光電探測器等）的一個突破。他們指出，這

是諸如III-V族半導體CMOS邏輯或光積體電路、晶片上

光通信及偏上系統/系統級封裝集成感測器的一項首要

條件。

當前在進行的許多研究都針對在矽材料上集成

III-V族化合物半導體材料和器件，以此來將其卓越的本

身特性與非常先進的矽半導體技術進行結合。

儘管在過去二十年中已經取得了諸如基於InP元件

的鍵合技術等許多顯著的進步，但是仍然不明確的是

是否這項技術可以用於大規模生產。

相比較而言，異質磊晶技術使得大規模生產和

直接集成成為可能，但是由於大型晶格、熱過程以及

極性的失配等原因，這項技術已經被證明是極其困難

的。IES的研究成果顯示基於GaSb的化合物材料是解決

這一問題的良好候選方案。

磊晶結構通過MBE的方法在（001）晶向的矽材料

基板上製作。與其它的III-V族化合物半導體材料/Si系

統相比較而言，在適當的生長條件下，通過形成會保

持局限於接近GaSb/Si介面的缺陷可以使GaSb/Si系統的

應力鬆弛。這使得在不使用較厚或者複雜緩衝層的條

件下能夠實現高質量的異質結構。

與展示脈衝雷射器這一先前的研究工作相比，IES

研究團隊通過增加一個具有雙重角色的薄膜層將雷射

器的性能進行增強：既可以作為刻蝕停止層又可以作

為歐姆接觸層。

此晶片隨後經過「頂部-頂部」配置的電極接觸處

理，使其避免驅動電流流經具有缺陷的GaSb/Si介面。

此元件的開啟電壓在20℃時的測量值為0.8V，這

與有源區0.6eV的能帶間隙非常接近。在使用非鍍膜小

平面方式下測量的處於連續光波模式的輸出功率為幾

個毫瓦。由於實驗條件的限制，連續光波模式能夠達

到35℃的溫度條件。

這些雷射二極體的波長為2μm。然而IES研究團隊

之前已經展示了整個光波長範圍從1.5μm到3.3μm的

基於銻化物的雷射器。他們指出，當前的研究結果可

以擴展到這一光譜範圍。研究團隊未來的工作仍將集

中在這一領域，以減小相比於單質磊晶半導體雷射器

仍然偏高的光損耗。CS/Taiwan

Reboul et al Appl. Phys. Lett. 99 121113 (2011)

圖：「頂部-

頂部」鐳射二

極體的連續光

波L-I-V特性。

右軸：不同溫

度條件下輸出

功率與注入電

流的關係。左

軸：20℃條件

下的電壓-電

流曲線。插入

的圖展示了在

300mA電流連

續光波注入時

20℃溫度條

件下的鐳射光

譜。





June 2012 COMPOUND SEMICONDUCOR TAIWAN　37

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信賴度，品質控制，評估，測試

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